• 【操作系统】线程


      线程有时被称为轻量级进程(Lightweight Process, LWP), 是程序执行流的最小单元。一个标准的线程由线程ID,程序计数器(Process Counter),寄存器集合和堆栈(stack)组成。通常意义上,一个进程由一个或多个线程组成,各个线程之间共享程序的内存空间(包括代码段、数据段、堆等)以及一些进程级的资源(如打开文件和信号)。另外,线程是进程中的一个实体,被系统调度和分派的基本单位,线程自己不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源,但它可与同属一个进程的其他线程共享所拥有的资源。

      线程之间私有与共有之间

    线程私有 线程之间共有

    1. 局部变量

    2. 函数的参数

    3. TLS数据

    4. 程序计数器

    5. 寄存器

    6. 堆栈

    7. 状态

    1. 全部变量

    2. 堆上的数据

    3. 函数里的静态变量

    4. 程序代码,任何线程都有权利读取并执行任何代码

    5. 打开的文件,A线程打开的文件可以由B线程读写

    6. 地址空间

    7.子进程

      由于各个线程都可以访问进程地址空间中的每一个内存地址,所以一个线程可以读、写甚至清除另一个线程的堆栈。同样地,如果一个线程打开了一个文件,该文件对该进程中的其他线程都可见。线程之间是没有保护的。

    线程的状态:

      线程也有就绪、阻塞和运行三种状态。每一个程序都至少有一个线程,若程序只有一个线程,那就是程序本身。

      线程是程序中一个单一的顺序控制流程。在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作,称为多线程。

      引入线程后,进程的内涵发生变化,进程只作为除CPU之外以系统资源的分配单元,线程则作为处理器的分配单元。在同一个进程中,线程的切换不会引起进程的切换,但从一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时,将会引起进程的切换。

    进程和线程的区别:

      1.调度:在传统操作系统中,拥有资源和独立调度的基本单位都是进程。引入线程后,线程是独立调度的基本单位,进程是拥有资源的基本单位。在同一进程中,线程的切换不会引起进程切换。在不同的进程中进程的切换,则会引起线程的切换。

      2. 系统开销:创建和撤销进程时,系统都要为之分配或回收资源,如内存空间,I/O设备等,因此操作系统所付出的开销远大于创建或撤销线程的开销。类似地,在进程切换时,涉及当前执行进程CPU环境的保存以及新调度的进程CPU环境的设置;而进程切换时只需保存和设置少量寄存器内容,因此开销很小。另外,由于同一进程内的多个线程共享进程的地址空间,因此这些线程之间的同步与通信比较容易实现,甚至无须操作系统的干预。

      3. 地址空间和其他资源(如打开的文件):进程的地址空间之间相互独立,同一进程的各线程间共享进程的资源,某进程内的线程对于其他进程不可见。

      4. 进程通信:进程间通信需要借助操作系统,而线程间通信可以直接读/写数据进程段(如全局变量)来进程通信。

    Linux线程

      在传统的Unix系统中,每个进程包含一个线程。在现代操作系统中,多线程系统则比较常见。Linux并不区分进程与线程。对于Linux来说,线程只是一种特殊的进程。

    参考资料:

      1.《现代操作系统》(原书第三版)  机械工业出版社

      2.《深入理解计算机系统》(原书第二版)  机械工业出版社

      3. 《Linux内核设计与实现》(英文版 第3版)  机械工业出版社

      4. 《程序员的自我修养》--链接、装载与库  电子工业出版社

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