🎊 线程的概念以及为什么要引入线程

线程的概念以及为什么要引入线程

文章目录

线程的概念以及为什么要引入线程1.线程2.为什么要引入线程3.线程的状态4.线程的堆栈5.线程的创建6.线程的退出7.等待线程的退出8.线程放弃CPU的使用9.用户级线程和内核级线程

1.线程

线程是轻量级的进程，在一个进程内部可以存在一个或多个线程，进程与进程之间是不能共享内存的，进程之间的消息通信不方便，但是一个进程内部的线程之间是共享这个进程的内存空间的，线程之间通信很方便。

2.为什么要引入线程

如以上讲的，线程之间共享内存。比如，一个文字输入软件，其内部可以有三个线程，一个用来响应鼠标、键盘的交互线程，一个用来运算，另一个用来备份。因为进程之间不共享内存，所以不能用多个进程来实现这时就用多线程可以解决。线程之间共享内存，所以从一个线程切换到另一个线程不需要陷入内核，也不需要切换上下文，线程之间的切换比进程切换快捷。

3.线程的状态

线程和传统的进程一样，存在就绪、运行、阻塞、终止状态。

4.线程的堆栈

线程共用进程的内存空间，但是拥有自己的堆栈，在线程堆栈中有一帧，这个栈帧用来存储局部变量和返回地址，用来供线程之间的相互调用时使用。

5.线程的创建

线程可以调用库函数thread_create来创建一个新的线程，新线程和该线程共享内存空间，有自己独立的堆栈，线程之间不存在层次关系（父子关系），所有线程都是平等的，新线程会返回给调用的线程一个线程ID。

6.线程的退出

调用系统函数thread_exit使线程退出，调用之后线程消失，无法再调度。

7.等待线程的退出

可以调用系统函数thread_join函数等待指定线程退出之后，再运行。

8.线程放弃CPU的使用

线程和进程不一样，线程没有时间片的强制机制使一个线程放弃CPU的使用，让给另一个线程，要灵活使用系统函数thread_yield来使线程放弃对CPU的使用，从而让给另外的线程。

9.用户级线程和内核级线程

与进程相似，线程也有管理线程的线程表，线程分为用户线程和内核线程，用户线程的线程表保存在进程的存储空间里，内核线程的线程表保存在内核中。对于用户级线程来说，实现线程之间的切换不需要陷入内核，可以直接切换，但是用户级线程存在一些问题，比如只有当前运行的线程主动放弃CPU才能切换到另一个线程，没有时间片等强制措施，而内核线程的线程表存储在内核中，线程切换需要内核来管理，所以可以强制切换。另外内核线程的有一个问题，对于线程的创建和销毁，如果每次创建都要在内核中创建线程表，销毁时重置内存表，这样的代价太大。主要的做法就是，当某个线程销毁时将其标志为不可运行，但是，内核数据结构没有改变，需要创建新线程时直接重启某个旧的线程，这样的方法称为线程回收。用户级线程也可以使用线程回收，但是没有必要，因为其线程的创建和销毁不涉及内核。