一、 為什么使用線程
效率低下，多線程有效利用系統資源
問題:進程之間如何通信,共享數據另外,維護進程的系統開銷較大:創建進程時,分配資源、建立PCB;撤消進程時,回收資源、撤消PCB;進程切換時,保存當前進程的狀態信息。
需要提出一種新的實體,滿足以下特性:
(1)實體之間可以並發地執行;
(2)實體之間共享相同的地址空間;
從兩個方面來理解進程
1. 資源角度來看，進程把一組相關的資源組合起來，構成了一個資源平台，擺闊地址空間(代碼段，數據段)、打開的文件等各種資源
2. 運行的角度看，代碼是在這個自由平台上的一條執行流程
（所以，進程可以看為 資源管理，線程管理）
線程可以同時共享進程的代碼 數據資源
線程優點
1. 一個進程可以同時存在多個線程
2. 各個線程之間可以並發的執行
3. 各個線程之間可以共享地址空間和文件信息
線程的缺點
一個線程崩潰，會導致所屬進程的所有線程崩潰 （不安全，安全可靠性沒有保證）
線程所需資源
單個線程：進程空間里面只有一個控制流
多個線程：進程空間有多個控制流 每個控制流還不一樣，而且有多個堆棧和寄存器 但是能夠共享代碼段 數據段 打開的文件
線程和進程的比較
1. 進程的是資源分配單位，進程是CPU調度單位
2. 進程擁有一個完整的資源平台，而線程只獨享必不可少的資源，比如寄存器和堆棧
3. 線程同樣具有就緒、阻塞和執行三種基本狀態，同樣具有狀態之間的轉換關系
4. 線程能減少並發執行的事件和空間開銷
線程的創建時間比線程短 （可以直接只用進程的相關資源）
線程的終止時間被線程短
同一進程內的線程切換比進程切換快 （所有線程在一個頁表 切換的時候不需要切換頁表）
由於進程的各個線程之間可以共享內存和文件資源，可以不用過內核通信 （數據交換效率高）
線程的實現（三種）
用戶線程：在用戶空間實現
POSIX Pthreads,Mach C-threads,Solars threads
內核線程：在內核中實現
Windows、Solaris、Linux
輕量級進程：在內核中實現，支持用戶線程
Solaris (LightWeight Process)
用戶線程：操作系統不可見的 （由用戶線程庫管理）
內核線程：由操作系統關系的 操作系統可見的 （操作系統本身管理）
用戶線程和內核線程的對應關系
多對一：N個用戶線程對應一個內核線程
一對一：一個用戶線程對應一個內核線程
多對多：多個用戶線程對應多個內核線程
用戶線程實現
由TCB(Thread Control Block)控制管理 操作系統不可見 由線程庫管理
在用戶空間實現的線程機制,它不依賴於操作系統的內核,由一組用戶級的線程庫函數來完成線程的管理,包括進程的創建、終止、同步和調度等。
·由於用戶線程的維護由相應進程來完成(通過線程庫函數),不需要操作系統內核了解用戶線程的存在,可用於不支持線程技術的多進程操作系統;
·每個進程都需要它自己私有的線程控制塊(TCB)列表,用來跟蹤記錄它的各個線程的狀態信息(PC、棧指針、寄存器),TC由線程庫函數來維護
·用戶線程的切換也是由線程庫函數來完成,無需用戶態/核心態切換,所以速度特別快
·允許每個進程擁有自定義的線程調度算法。
用戶線程缺點
進程執行了一個阻塞的系統調用，那么整個進程都在等待
當一個線程開始運行之后，除非是主動交出CPU使用權，否則他所在的進程中的其他線程將無法運行
由於時間片分配給進程，故與其他進程比，多線程在執行時，每個線程得到的時間片較少，執行較慢
內核線程
TCB在在內核里面
內核線程是指操作系統的內核當中實現的一種線程機制，由操作系統內核來完成線程的創建、終止和管理
在支持內核線程的操作系統中，由內核來維護進程和線程的上下文信息(PCB和TCB)
線程的創建、終止和切換都是通過系統調用/內核函數的方式來進行的，由內核完成，所以系統開銷比較大 （每次都有從內核態到用戶態的變化 開銷大）
在一個進程中，如果某個內核進程發起系統調用而被阻塞，並不會影響其他內核線程的運行
時間片分配給線程，多線程的進程獲得更多CPU時間
Windows NT 和 Windows 2000/XP 支持內核線程
輕量級進程 (LightWeiht Process)
它是內核支持的用戶線程。一個進程可有一個或多個輕量級進程,每個量級進程由一個單獨的內核線程來支持。(Solaris/Linux)
