• 操作系统—线程的实现方式和多线程模型


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    线程的实现方式

    分为用户级线程内核级线程

    用户级线程

    这是早期使用的,当时操作系统还不支持线程,通过线程库实现多线程并发

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    比如QQ:
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    然后可以使用判断来选择进程
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    从代码的角度看,线程其实就是一段代码逻辑。上述三段代码逻辑上可以看作三个“线程”。while循环就是一个最弱智的“线程库”,线程库完成了对线程的管理工作(如调度)。

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    线程的管理工作是由谁完成的

    是应用程序使用线程库实现的
    不是cpu实现的
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    线程切换是否需要CPU由用户态转换为内核态

    切换是由while循环决定的,并不需要操作系统干涉
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    操作系统能否意识到用户级线程的存在

    操作系统意识不到用户级线程的存在
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    操作系统只能管理看到进程的运行

    优缺点

    优点:

    • 用户级线程的切换在用户空间即可完成,不需要切换到核心态,线程管理的系统开销小,效率高

    缺点:

    • 当一个用户级线程被阻塞后,整个进程都会被阻塞,并发度不高。多个线程不可在多核处理机上并行运行。
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    内核级线程

    引用线程到内核态

    • 内核级线程(Kernel-Level Thread,KLT,又称“内核支持的线程”)
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    线程的管理工作是由谁完成的

    由操作系统控制的

    线程切换是否需要CPU由用户态转换为内核态

    需要,
    因为是由操作系统控制的,肯定需要变态

    操作系统能否意识到内核级线程的存在

    可以,因为都在内核态,操作系统控制它们

    优缺点

    优点:

    • 当一个线程被阻塞后,别的线程还可以继续执行,并发能力强。多线程可在多核处理机上并行执行。

    缺点:

    • 一个用户进程会占用多个内核级线程,线程切换由操作系统内核完成,需要切换到核心态,因此线程管理的成本高,开销大。在这里插入图片描述

    多线程模型

    在同时支持用户级线程和内核级线程的系统中,由 几个用户级线程映射几个内核级线程的问题引出了“多线程模型”的问题

    一对一

    一个用户级线程映射到一个内核级线程。每个用户进程都有与用户级线程同等数量的内核级线程

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    优点:

    • 当一个线程被阻塞后,别的线程还可以继续执行,并发能力强。多线程可在多核处理机上并行执行。

    缺点:

    • 一个用户进程会占用多个内核级线程,线程切换由操作系统内核完成,需要切换到核心态,因此线程管理的成本高,开销大。

    多对一

    多个用户级线程映射到一个内核级线程。且一个进程只被分配一个内核级线程

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    优点:

    • 用户级线程的切换在用户空间即可完成,不需要切换到核心态,线程管理的系统开销小,效率高

    缺点:

    • 当一个用户级线程被阻塞后,整个进程都会被阻塞,并发度不高。多个线程不可在多核处理机上并行运行

    多对多

    n个用户级线程映射到m个内核级线程(n>=m)。每个用户进程对应m个内核级线程

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    克服了多对一模型并发度不高的缺点(一个阻塞全体阻塞),又克服了一对一模型中一个用户进程占用太多内核级线程,开销太大的缺点。

    比如这样,在qq中,内核级线程左边控制视频聊天,右边内核级线程控制上面其他二个
    也可以换过来
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    可以这样换着理解:
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    这里注意下: 内核级线程决定分配CPU个数,才是处理机分配的单位
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    还要注意进程阻塞内核级线程都阻塞时候才阻塞
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    总结

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/qq_35629971/article/details/125473705