2.1.5操作系统之线程概念与多线程模型
创始人
2024-01-17 16:29:23
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文章目录

  • 为什么要引入线程
  • 什么是线程
  • 引入线程带来的变化及进程与线程的比较
  • 线程的属性
  • 线程的实现方式
      • 用户线程
      • 内核线程
      • 特殊的组合方式及重点注意
  • 多线程模型
      • 多对一模型
      • 一对一模型
      • 多对多模型

为什么要引入线程

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  • 引入进程是为了让程序能够并发的执行,因为进程只能
  • 而引入线程类似套娃,是为了进程内也能并发的执行,是因为业务的需要,比如QQ这个进程,我们可能会需要一边视频一边文字聊天。进程中的这些子任务用线程来实现并发的执行

什么是线程

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  • 可以把线程理解为轻量级的进程
    • 因为一开始进程有两大属性 1进程是可拥有资源的独立单位 2进程是一个可独立调度和分派的基本单位 为了让程序更好的并发,就将两个属性分开,做到轻装上阵
  • 引入线程后,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

引入线程带来的变化及进程与线程的比较

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  • 引入线程之后,资源的分配发生了变化
    • 线程的调度的基本单位,占有的是CPU资源
    • 而其他的系统资源还是分配给进程的,所以进程是资源分配的基本单位
  • 并发性
    • 引入线程后,进程内也能并发执行
  • 系统开销
    • 因为同一个进程的线程共享资源,所以同一个进程的线程切换,不会导致进程环境的切换,系统开销小

线程的属性

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线程的实现方式

  • 线程的实现分为两类:用户级线程(User-Level Thread,UTL)和内核级线程(Kernel-Level Thread, KTL)l。内核级线程又称内核支持的线程

用户线程

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  • 用户级的线程由应用程序通过线程库实现,所有的线程管理工作都由应用程序负责(包括线程切换)
  • 多个线程的对应到一个进程
  • 用户进程和系统进程都是在内核的支持下运行的
  • 在用户看来,是能看到多个线程,但是在操作系统内核看来,并意识不到线程的存在

内核线程

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  • 内核级线程的管理工作由操作系统内核完成,线程调度,切换等工作都由内核负责,因此内核级线程的切换必须在核心态才能完成
  • 也就是说内核级线程就是操作系统内核视角能看到的线程

特殊的组合方式及重点注意

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  • 记住只有内核级线程才是操作系统能看到的线程,想要真正的并行,只有内核级线程才能实现

多线程模型

多对一模型

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  • 多个用户级线程对应一个内核级线程,这样的好处是用户及线程的切换在用户空间就可以完成,不需要切换到核心态,线程管理的系统开销小,效率高
  • 缺点就是 如果一个用户级线程被阻塞,整个进程都会被阻塞,因为只有一个内核级线程,相当只能占有一个CPU的核,并发的在这个CPU的核执行

一对一模型

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  • 一对一就是一个用户级线程对应一个内核级线程,是真正的能实现线程的并行执行
  • 缺点就是 一个用户进程会占有多个内核级线程,线程的切换由操作系统内核完成,这样的开销比较大

多对多模型

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