线程概念和多线程模型

1 线程概念

  在没有线程之前,系统中进程之间是并发执行的,但是进程是程序的一次执行,即一个进程只能串行执行一系列程序,如使用QQ视频,发送文件和文字聊天这三件事就不可能并发执行,为此引入了线程,让一个进程内可以并发处理多个任务(如QQ视频、文字聊天,发送文件),所以线程让进程并发成为了可能。
  线程是一个最基本的CPU执行单元,是程序执行流的最小单位。线程实现了进程内部的并发,进一步提高了体从的并发度。

2 线程引入后的变化

  进程是资源分配的基本单位,线程是调度的基本单位。
  线程让进程内部也能并发执行,提高了并发度。
  如果同一个进程内的线程切换,不需要切换进程环境,系统开销小。

3 线程属性

  (1) 同一进程的不同线程间共享进程的资源。由于共享内存地址空间,同一进程中线程间通信甚至不需系统干预。
  (2) 每个线程都有一个线程ID,线程控制块(TDB)。
  (3) 线程几乎不拥有系统资源。
  (4) 多CPU计算机,各个线程可占用不同的CPU。
  (5) 同一个进程的线程切换,不会引起线程切换。不同进程中的线程切换回引起线程切换。切换进程内的线程由于不需要切换进程环境,系统开销小。

4 线程的实现方式

  线程实现方式:用户级线程和内核级线程。

  4.1 用户级线程

  用户级线程由程序通过线程库实现。所有线程管理工作都是由应用程序负责(包括线程切换)。用户线程中,线程切换可以在用户态下即可完成,无需操作系统干预。

  在用户看来,是有多个线程,但是操作系统内核看来,并意识不到线程的存在。用户线程对用户不透明,对操作系统透明。

  注:在计算机中,从某个角度看不到的特性称该特性是透明的,操作系统看不到用户线程,所以对操作系统是透明的。

  4.2 内核级线程

  内核级线程的管理工作是由操作系统内核完成。线程调度、切换等工作都是由内核负责,因此内核线程必须需要在核心态下才能完成。

  4.3 组合方式

  在同时支持用户线程和内核线程的系统中,可以采用二者组合的方式,将n个用户线程映射到m个内核线程上(n≥m)。
  由于操作系统只看得见内核级线程,所以内核级线程才是处理机分配的单位。
  由于操作系统只看得见内核级线程,所以内核级线程才是处理机分配的单位。


  所以对于上图,只有两个内核级线程,所以即使在4核处理机的计算机上运行,也最多只能被分配到两个核,最多只能有两个用户线程并行执行,因为内核级线程才是处理机分配的单位。

5 多线程模型

  5.1 多对一模型

  多对一模型:多个用户级线程映射到一个内核级线程,每个用户进程对应一个内核级线程。



  优点:用户级线程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:当一个线程被阻塞后,整个进程就会被阻塞,并发度不高。多个线程不可以在多核处理机上并行运行。

  5.2 一对一模型

  一对一模型:一个用户线程映射到一个内核线程。



  优点:当一个线程被阻塞,别的线程还可以继续执行,并发能力强。多线程在多核处理机上可以并行执行。
  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,开销大。

  5.3 多对多模型

  多对多模型:n个用户线程映射到m个内核级线程,每个用户进程对应m个内核级线程。



  多对多模型综合了上面两种模型的优点,克服了多对一模型并发度不高的缺点,又克服了一对一模型中一个用户进程占用内核级线程,开销大的缺点。

6 小结

  本文完


  如发现错误,请指正!!!

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 206,839评论 6 482
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 88,543评论 2 382
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 153,116评论 0 344
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 55,371评论 1 279
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 64,384评论 5 374
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,111评论 1 285
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,416评论 3 400
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,053评论 0 259
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 43,558评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,007评论 2 325
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,117评论 1 334
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,756评论 4 324
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,324评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,315评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,539评论 1 262
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,578评论 2 355
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,877评论 2 345

推荐阅读更多精彩内容