线程及实现方式

news2024/11/20 14:38:23

一、线程

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。引入线程之后，不仅是进程之间可以并发，进程内的各线程之间也可以并发，从而进一步提升了系统的并发度，使得一个进程内也可以并发处理各种任务（如QQ视频、文字聊天、传文件)引入线程后，进程只作为除CPU之外的系统资源的分配单元（如打印机、内存地址空间等都是分配给进程的)。

线程是处理机调度的单位： 是的，线程是调度的基本单位。在多CPU计算机中，不同线程可以被调度到不同的CPU核上并行执行，这提高了并发性能。
线程可占用不同的CPU： 正确。在多CPU系统中，不同线程可以并行在不同的CPU核上执行。
每个线程都有一个线程控制块(TCB)： 是的，线程控制块是操作系统用来管理和维护线程状态的数据结构。
线程有就绪、阻塞、运行三种基本状态： 是的，这是描述线程在操作系统中可能处于的基本状态。
线程几乎不拥有系统资源： 这取决于线程的类型。用户级线程（User-Level Threads）通常几乎不拥有系统资源，而内核级线程（Kernel-Level Threads）由操作系统内核管理系统资源。
同一进程的不同线程间共享进程的资源： 是的，同一进程内的线程通常共享进程的资源，因为它们拥有相同的地址空间。
同一进程中的线程间通信无需系统干预： 这取决于线程间通信的方式。在共享内存模型中，线程间通信确实无需系统干预。然而，在其他通信方式（如消息传递）中可能需要系统协助。
同一进程中的线程切换不会引起进程切换： 是的，线程切换通常开销较小，因为同一进程内的线程共享相同的地址空间和其他资源。
不同进程中的线程切换会引起进程切换： 是的，不同进程的线程切换涉及到不同的地址空间和资源，通常会引起较大的开销，因为这实际上是进程切换。

二、线程实现方式

1. 用户级线程

用户级线程（User-Level Threads）是一种线程模型，其中线程的创建、调度和管理完全由用户空间的应用程序或用户级线程库负责，而不涉及操作系统内核。这与内核级线程（Kernel-Level Threads）相对，后者的创建和管理需要操作系统的支持。

以下是用户级线程的一些特点：

轻量级： 用户级线程是轻量级的，因为它们的创建和切换不需要系统调用，而是由用户级线程库直接控制。
快速切换： 由于用户级线程的切换是在用户空间完成的，因此切换的开销通常比内核级线程低。这对于某些需要高度并发和快速响应的应用程序很有优势。
无需系统调用： 用户级线程的创建、调度和销毁不需要系统调用，这意味着应用程序可以更自由地控制线程的行为，而不受操作系统的限制。
无法利用多核： 由于用户级线程的调度由用户空间的线程库负责，它们通常无法充分利用多核处理器。如果一个用户级线程阻塞，整个进程的执行也可能受到影响（它们的调用也是cpu对进程的调度，即进程是最小的调度单位）。
不受操作系统调度策略影响： 用户级线程的调度完全由应用程序控制，不受操作系统的调度策略的影响。这可能导致一些问题，例如用户级线程的阻塞可能导致整个进程的阻塞。
需要处理同步问题： 由于用户级线程是由用户空间的线程库管理的，它们之间的同步问题通常需要由应用程序自己来处理，而不是依赖于操作系统提供的同步机制。