2.1.5操作系统之线程概念与多线程模型

为什么要引入线程

• 引入进程是为了让程序能够并发的执行，因为进程只能
• 而引入线程类似套娃，是为了进程内也能并发的执行，是因为业务的需要，比如QQ这个进程，我们可能会需要一边视频一边文字聊天。进程中的这些子任务用线程来实现并发的执行

什么是线程

• 可以把线程理解为轻量级的进程
  • 因为一开始进程有两大属性 1进程是可拥有资源的独立单位 2进程是一个可独立调度和分派的基本单位 为了让程序更好的并发，就将两个属性分开，做到轻装上阵
• 引入线程后，线程是一个基本的CPU执行单元，也是程序执行流的最小单位

引入线程带来的变化及进程与线程的比较

• 引入线程之后，资源的分配发生了变化
  • 线程的调度的基本单位，占有的是CPU资源
  • 而其他的系统资源还是分配给进程的，所以进程是资源分配的基本单位
• 并发性
  • 引入线程后，进程内也能并发执行
• 系统开销
  • 因为同一个进程的线程共享资源，所以同一个进程的线程切换，不会导致进程环境的切换，系统开销小

线程的属性

线程的实现方式

• 线程的实现分为两类：用户级线程(User-Level Thread,UTL)和内核级线程(Kernel-Level Thread, KTL)l。内核级线程又称内核支持的线程。

用户线程

• 用户级的线程由应用程序通过线程库实现，所有的线程管理工作都由应用程序负责（包括线程切换）
• 多个线程的对应到一个进程
• 用户进程和系统进程都是在内核的支持下运行的
• 在用户看来，是能看到多个线程，但是在操作系统内核看来，并意识不到线程的存在

内核线程

• 内核级线程的管理工作由操作系统内核完成，线程调度，切换等工作都由内核负责，因此内核级线程的切换必须在核心态才能完成
• 也就是说内核级线程就是操作系统内核视角能看到的线程

特殊的组合方式及重点注意

• 记住只有内核级线程才是操作系统能看到的线程，想要真正的并行，只有内核级线程才能实现

多线程模型

多对一模型

• 多个用户级线程对应一个内核级线程，这样的好处是用户及线程的切换在用户空间就可以完成，不需要切换到核心态，线程管理的系统开销小，效率高
• 缺点就是 如果一个用户级线程被阻塞，整个进程都会被阻塞，因为只有一个内核级线程，相当只能占有一个CPU的核，并发的在这个CPU的核执行

一对一模型

• 一对一就是一个用户级线程对应一个内核级线程，是真正的能实现线程的并行执行
• 缺点就是 一个用户进程会占有多个内核级线程，线程的切换由操作系统内核完成，这样的开销比较大

多对多模型