操作系统学习记录之三：多线程技术

单线程结构进程（一个进程里一个执行序列）：

 单线程结构进程的问题：

单线程结构进程在并发程序设计上存在的问题：

• 进程切换开销大
• 进程通信开销大
• 限制了进程并发的粒度
• 降低了并行计算的效率

解决问题的思路：

• 把进程的两项功能， 即“独立分配资源” 与“被调度分派执行” 分离开来；
• 进程作为系统资源分配和保护的独立单位， 不需要频繁地切换；
• 线程作为系统调度和分派的基本单位， 能轻装运行， 会被频繁地调度和切换；
• 线程的出现会减少进程并发执行所付出的时空开销， 使得并发粒度更细、 并发性更好；

多线程结构进程（一个进程里面有多个执行序列）

多线程环境下进程的概念：

 在多线程环境中， 进程是操作系统中进行保护和资源分配的独立单位。 具有:
•用来容纳进程映像的虚拟地址空间；
•对进程、 文件和设备的存取保护机制；

 线程是进程的一条执行路径， 是调度的基本单位， 同一个进程中的所有线程共享进程获得的主存空间和资源。 它具有：
• 线程执行状态
• 受保护的线程上下文， 当线程不运行时，用于存储现场信息；
• 独立的程序指令计数器；
• 执行堆栈；
• 容纳局部变量的静态存储器；
 

多线程环境下线程的状态与调度

• 线程状态有运行、 就绪和睡眠， 无挂起（因为挂起与资源分配有关，而线程没有资源分配一说）；
• 与线程状态变化有关的线程操作有：
• 孵化、 封锁、 活化、 剥夺、 指派、 结束；
• OS感知线程环境下：
  • 处理器调度对象是线程；
  • 进程没有三状态（或者说只有挂起状态）；
• OS不感知线程环境下：
  • 处理器调度对象仍是进程；
  • 用户空间中的用户调度程序调度线程；
 

并发多线程程序设计的优点：

• 快速线程切换；
• 减少（系统） 管理开销；
•（线程） 通信易于实现；
• 并行程度提高；
• 节省内存空间；

多线程技术的应用：

• 前台和后台工作；
• C/S应用模式；
• 加快执行速度；
• 设计用户接口；