線程概念簡介 什麽是線程 多線程上篇（七）
阿新 • • 發佈：2019-02-07
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操作系統為了程序的並發執行引入了進程的概念，提高了資源的利用率以及吞吐量。
在20世紀 60年代人們提出了進程的概念後，在OS中一直都是以進程作為能擁有資源和獨立運行的基本單位的。
直到 20 世紀 80 年代中期，人們又提出了比進程更小的能獨立運行的基本單位——線程(Threads)
試圖用它來提高系統內程序並發執行的程度，從而可進一步提高系統的吞吐量。
簡言之，進程的概念，使之能夠並發執行多道程序，線程的概念讓你更好地並發執行程序，一個是能不能的問題，一個是更好的問題。
進程概念提出的目的就是為了多道程序並發執行，並發過程中必然意味著不斷地進程調度任務切換，但是他又是資源分配的獨立單位，也就是說他要背著資源來回跑。 
並發性
傳統的OS系統，進程之間可以並發執行，引入線程概念的OS，不僅僅進程間可以並發執行，一個進程中的線程也可以並發執行，不同進程中的線程也可以並發執行
獨立性
同一進程中的多個線程獨立性比不同進程間的獨立性差很多。
每個進程都是獨立的地址空間和資源，同一進程下多線程他們共享進程下的資源，而且通常他們往往是用來相互合作的，每個線程都可以訪問所在進程的所有地址空間，比如一個線程打開的文件，可以被其他線程讀寫。 
線程盡管是另外一種完全不同的事物，但是畢竟是從進程的概念演化而來，也是操作系統對程序運行抽象的一部分，所以，線程必然與進程有著很多的相似點
線程與進程對比
線程概念的發展
進程概念提出的目的就是為了多道程序並發執行，並發過程中必然意味著不斷地進程調度任務切換，但是他又是資源分配的獨立單位，也就是說他要背著資源來回跑。 對比
線程具有許多傳統進程所具有的特征，所以又稱為輕型進程(Light-Weight Process)或進程元
並發性
傳統的OS系統，進程之間可以並發執行，引入線程概念的OS，不僅僅進程間可以並發執行，一個進程中的線程也可以並發執行，不同進程中的線程也可以並發執行
獨立性
同一進程中的多個線程獨立性比不同進程間的獨立性差很多。
每個進程都是獨立的地址空間和資源，同一進程下多線程他們共享進程下的資源，而且通常他們往往是用來相互合作的，每個線程都可以訪問所在進程的所有地址空間，比如一個線程打開的文件，可以被其他線程讀寫。 線程簡介
各線程之間也是存在資源共享和相互合作的，線程在運行時也是間斷的，輪轉切換的。 線程也是有運行狀態的，這一點與進程並沒有本質區別，最主要的狀態也是就緒、執行、阻塞 進程的控制核心信息保存在PCB中，線程也有對應的組成---TCB，所有用於控制和管理線程的信息都保存在TCB中
線程盡管是另外一種完全不同的事物，但是畢竟是從進程的概念演化而來，也是操作系統對程序運行抽象的一部分，所以，線程必然與進程有著很多的相似點
線程實現
線程的實現主要有三種形式- 內核支持
- 用戶級線程
- 另外就是二者的組合
從上面的分析中可以看得出來，內核支持和用戶級都有各自明顯的缺點和優點。 有些操作系統把用戶級線程和內核支持線程兩種方式進行組合，提供了組合方式ULT/KST 線程。 在組合方式線程系統中， 內核支持多KST線程的建立、調度和管理，同時，也允許用戶應用程序建立、調度和管理用戶級線程。 一些內核支持線程對應多個用戶級線程，程序員可按應用需要和機器配置對內核支持線程數目進行調整，以達到較好的效果。 組合方式線程中，同一個進程內的多個線程可以同時在多處理器上並行執行，而且在阻塞一個線程時，並不需要將整個進程阻塞。 所以，組合方式多線程機制能夠結合 KST和 ULT兩者的優點，並克服了其各自的不足。
線程的同步與通信
關於進程的同步與通信的相關邏輯原理，對於進程的同步與通信絕大多數都是適用的。 針對於這些原理，多線程OS也提供了多種同步機制，如互斥鎖、條件變量、計數信號量以及多讀、單寫鎖等。信號量機制
進程中的信號量機制完全適合多線程同步 根據用法分為兩種- 私用信號量(private samephore)
- 公用信號量(public semaphort)
互斥鎖(mutex)
互斥鎖是一種比較簡單的、用於實現線程間對資源互斥訪問的機制 互斥鎖可以有兩種狀態- 開鎖(unlock)
- 關鎖(lock)
條件變量
在許多情況下，只利用 mutex 來實現互斥訪問可能會引起死鎖，比如A線程請求資源順序為R1，R2，B線程請求資源順序為R2，R1 如果A對mutex 1上鎖成功進入臨界區後，需要獲取R2的鎖mutex 2，可是此時B獲得了資源R2，對mutex 2已經上鎖，此時，A等待mutex 2 B等待mutex 1，形成了死鎖 所以說，鎖，應該是僅僅用於在條件成立時進行操作時的一個同步保障，而不能在整個過程中都依靠鎖 可以借助於條件變量，就是條件 每一個條件變量通常都與一個互斥鎖一起使用，單純的互斥鎖用於短期鎖定，主要是用來保證對臨界區的互斥進入。 而條件變量則用於線程的長期等待，直至所等待的資源成為可用的資源。申請
Lock mutex while (條件狀態不滿足) { wait(condition variable)；//釋放鎖，線程掛起等待，直到條件滿足通知； } 臨界區其他操作 unlock mutex;釋放
Lock mutex 一些操作 unlock mutex； wakeup(condition variable)； 簡言之，借助於條件變量用於控制長時間的等待，鎖用於控制對資源的同步。總結
本文對線程進行了非常簡單的介紹，線程之於進程在很多的方面有著極其類似的邏輯，尤其是從調度的視角看。 畢竟線程就是對進程中關於調度部分的獨立抽象。 只要能夠理解進程和線程的目的就能夠很好地理解他們相似的原因，因為都是操作系統對於程序運行的抽象描述，線程是進程的更加細粒度的掌控。 在換句話說就是操作系統的角度對程序的執行抽象為：“資源的分配”“調度” 最初這兩個概念都是加諸於進程這個概念上，後續為了更加高效將兩個概念進行了拆分，就是這樣 所以說，對於原先介紹的進程的相關概念中關於調度部分的絕大多數理論，都是適用於線程概念的 原文地址:線程概念簡介 什麽是線程 多線程上篇（七）線程概念簡介 什麽是線程 多線程上篇（七）