线程

2015年5月28日 (四) 15:59的版本

线程知识

基本概念

一般来说，我们把正在计算机中执行的程序叫做“进程”（Process） ，而不将其称为程序（Program）。所谓“线程”（Thread），是“进程”中某个单一顺序的控制流。

新兴的操作系统，大多采用多线程的概念，把线程视为基本执行单位，也是操作系统进行任务调度的基本单位。

发展历史

60年代，在操作系统中能拥有资源和独立运行的基本单位是进程，然而随着计算机技术的发展，进程出现了很多弊端，一是由于进程是资源拥有者，

创建、撤消与切换存在较大的时空开销，因此需要引入线程；二是由于对称多处理器（SMP）出现，可以并行地运行多个执行单位，而多个进程并行开销过大。

因此在80年代，出现了能独立运行的基本单位——线程（Thread）。

工作原理

线程是进程中的实体，一个进程可以拥有多个线程，一个线程必须有一个父进程。线程不拥有系统资源，只有拥有一些必须的数据结构；它与父进程的其它线程共享

该进程所拥有的全部资源。进程可以创建和撤消线程，从而实现程序的并发执行。

就象进程一样，线程在程序中是独立的、并发的执行路径，每个线程有它自己的堆栈、自己的程序计数器和自己的局部变量。但是，与分隔的进程相比，

进程中的线程之间的隔离程度要小，它们共享内存、文件句柄等。

进程可以支持多个线程，它们看似同时执行，但互相之间并不同步。一个进程中的多个线程共享相同的内存地址空间，这就意味着它们可以访问相同的变量和对象，

而且它们从同一堆中分配对象。尽管这让线程之间共享信息变得更容易，但您必须小心，确保它们不会妨碍同一进程里的其它线程。

一般，线程具有就绪、阻塞和运行三种基本状态。

在对称多处理器（SMP)的系统里，不同线程可以同时在不同的处理器上运行，甚至当它们属于同一个进程时也是如此。大多数支持多处理器的操作系统都提供编程接口

来让进程可以控制自己的线程与各处理器之间的亲和度（affinity）。

相关概念

优势

与进程的比较

进程是资源分配的基本单位。所有与该进程有关的资源，都被记录在进程控制块（PCB）中。以表示该进程拥有这些资源或正在使用它们。

另外，进程拥有一个完整的虚拟地址空间。

与进程相对应，线程与资源分配无关，它属于某一个进程，并与进程内的其他线程一起共享进程的资源。当进程发生调度时，

不同的进程拥有不同的虚拟地址空间，而同一进程内的不同线程共享同一地址空间。

线程只由相关堆栈（系统栈或用户栈）寄存器和线程控制块（TCB）组成。寄存器可被用来存储线程内的局部变量，但不能存储其他线程的相关变量。

进程切换时涉及到有关资源指针的保存以及地址空间的变化等问题；线程切换时，由于同不进程内的线程共享资源和地址空间，

将不涉及资源信息的保存和地址空间变化的问题，从而减少了操作系统的开销时间。

适用范围

典型的应用：

1. 服务器中的文件管理或通信控制

2. 前后台处理

3. 异步处理