线程与进程--线程

在传统的操作系统中，进程是系统进行资源分配的单位，由于并行技术、网络技术、并发程序设计效率的反正，引入了多线程机制；

1、多线程环境下的进程与线程

1、多线程下的进程

在单线程进程模型中，进程和线程的概念可以不加区别，它是由进程控制块和用户地址空间，以及系统/用户堆栈等组成。在进程运行时，处理器的寄存器由进程控制，而进程不运行时，这些寄存器的内容会被保护，所进程与进程之间的关系比较疏远，相对独立，进程管理的开销大，进程间通信效率低微。

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使用单线程进程进行并发程序设计称为并发多进程程序设计，采用此种方式时，并发进程之间的切换和通信均要借助进程管理和进程通信机制，因而实现代价较大，进一步影响了并发的粒度。

为解决这一问题，我们将一个进程的运行划分为两个部分：对资源的管理者和实际的指令执行序列

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如果把进程的管理和执行相分离，进程是操作系统中进行保护和资源分配的单位，允许一个进程中包含由多个可并发执行的控制流，这些控制流的切换时，不需要通过进程调度，通信时可以借助共享内存区，这就是并发多线程序设计

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在多线程环境中，仍然有与进程相关的是PCB 和用户地址空间，而每个线程则存在独立堆栈，以及包含寄存器信息、优先级、其它有关状态信息的线程控制块。线程之间的关系较为密切，一个进程中的所有线程共享其拥有的状态和资源。它们驻留在相同的地址空间，可以存取相同的数据。例如，当一个线程改变了主存中一个数据项时，如果这时其它线程也存取这个数据项，它便能看到相同的结果。

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2、多线程环境下的线程概念

线程则是指进程过程中的一条执行路径（控制流），每个进程内允许包含多个并行执行的路径，这就是多线程。多线程时系统进行处理器调度的基本单位，同一个进程下的所有线程共享进程获得的主内存空间和资源。线程具体：

• 一个线程执行状态（就绪、运行。。。）
• 有一个受保护的线程上下文，当线程不执行时，用于存储现场信息
• 一个独立的程序指令计数器
• 一个执行堆栈
• 一个容纳局部变量的静态存储器
• 无挂起
  其含义以下特性：
• 并行性：同一个进程的多线程可以在一个或多个处理器上并发或并行的运行
• 共享性：同一个进程中的所有线程共享进程获得主存空间和一切资源
• 动态性：线程也是程序在相应数据集上的一个执行，由创建而产生，至撤销而消亡，由生命周期

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空间是完成一个程序的运行所需占有和管理的内存空间，它封装了对进程的管理，包括对指令代码、全局数据和 I/O 状态数据等共享部分的管理。线程封装了并发（concurrency），包括对 CPU 寄存器、执行栈（用户栈、内核栈）和局部变量、过程调用参数、返回值等线程私有部分的管理。线程主动地访问空间。

3、线程的状态

于进程相似，线程也有一个生命周期，因而也存在各种状态。从理论上来说，线程的关键状态由：运行、就绪、和阻塞。其状态变换类似于进程

2、线程的实现

从实现的角度，线程分为两种，用户级线程（ULT 如Java），内核级线程（KLT 如OS/2）。后者可归结为内核支撑线程或轻量进程。还有一些为混合式线程；

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1、内核级线程 KLT

在纯内核级线程设施中，线程管理的所有工作由操作系统OS内核来完成。KLT专门提供一个API，以供调用，应用区不需要有线程管理的代码，而是由内核调度KLT。

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2、用户级线程 ULT

纯 ULT 设施中，线程管理的全部工作都由应用程序来做，内核是不知道线程的存在的。用户级多线程由线程库来实现，任何应用程序均需通过线程库进行程序设计，再与线程库连接后运行来实现多线程。线程库是一个 ULT 管理的例行程序包，它包含了建立/毁灭线程的代码、在线程间传送消息和数据的代码、调度线程执行的代码、以及保护和恢复线程状态（contexts）的代码。

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Jacketing 技术
为了解决用户级线程的缺点，使用一种称作jacketing的技术。主要思想是把阻塞式的系统调用改造成非阻塞式的，当线程调用系统调用，首先调用 jacketing 实用程序，由jacketing 程序来检查资源使用情况，以决定是否调用系统调用或传递控制权给另一个线程;

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