操作系统原理（线程）

线程

引入线程的原因：

总地来说：方便用户

{

进程的属性是独立运行和独立拥有资源，系统在调度一个进程的同时还涉及资源的分配与状态转换。
如果在调度一个程序时不涉及资源的管理，调度过程会大大加快。
线程是进程的一个实体，是被系统独立调度的基本单位。
一个进程可建立多个线程，这些线程共享进程拥有的全部资源
多个线程之间并发执行，切换时快速简便——不消耗cpu的资源

}

特征：

【动态性、并发性、（运行）独立性、异步性】

线程与进程的比较：

{
进程：
是程序的一次执行，每个进程都有自己的地址空间、内存、数据栈及其他辅助记录运行轨迹的数据

线程：

    是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位
    所有的线程运行在同一个进程中，共享相同的运行资源和环境
    线程一般是并发执行的，使得实现了多任务的并行和数据共享。

进程和线程的区别：

    一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程
    线程的划分尺度小于进程(资源比进程少)，使得多线程程序的并发性高。
    进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率
    资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。
    CPU分给进程程，即真正在CPU上运行的是线程
    线程不能够独立执行，必须依存在进程中

优缺点：

线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；而进程正相反
}

课内要求：线程和进程的比较

{
（1）调度：同一进程的多线程间调度时，不引起进程的切换；不同进程的线程间调度时，需要进程切换。
（2）并发性：一个进程的多个线程之间可以并发执行。
（3）资源的拥有：线程不拥有系统资源，不拥有代码段，数据段。
（4）系统开销：
【线程：系统仅为其保存少量寄存器内容；进程：整个当前cpu环境。】
}

os对线程的实现方式：

1）内核级线程
依赖于os核心，由内核的内部需求进行创建和撤销，用来执行一个指定的函数
#内核维护进程和线程的上下文信息
#线程切换由内核完成
#一个线程发起系统调用而阻塞，不会影响其他线程的运行
#时间片分配给线程，所以多线程的进程获得更多cpu时间。
2）用户级线程
不依赖于os核心，应用进程利用线程库提供创建、同步、调度和管理线程的函数来控制用户线程。
调度由应用软件内部进行，无需用户态/核心态切换，所以速度特别快。os核心并不知道用户级线程的存在，只知道用户进程的存在。
一个线程发起系统调用而阻塞时，则整个进程在等待。时间片分配给进程，多线程时则每个线程就慢。

内核级线程与用户级线程的比较