操作系统-lecture5（线程）

进程的缺点

在创建了子进程的时候，得到了可以并发执行的好处
但创建了进程资源会造成浪费

线程的引入

在同一个进程中有这样两个执行流，为并发执行的，称之为线程
这里引用下《操作系统概念》中的线程概述

任务举例

在复制的过程中，CPU在执行其他的任务了
这个时候文件数据很大，用户想终止任务，但此时没有任何按钮可以给用户终止，此时只能够通过强制关闭复制进程才可以结束，但这样对用户不友好

再进行任务改进，此时有两条任务流，一条进行copy操作，另一条执行wait操作，等待一个信号

执行过程：
1，进程CPU执行操作任务，这个时候世纪执行任务的都是线程了
2，此时thread1开始工作，启动io指令，去执行copy操作，此时thread1进入waiting，此时CPU为其他的线程服务
3，此时用户想要取消任务，点击了取消按钮，此时2号线程执行准备终止任务，但此时拿不到CPU的时间片，得等待其他的任务执行完成，此时进入ready状态
4，当某一时刻调度成功了，thread2的代码CPU开始执行
5，此时线程2的执行内容为：通知线程1停止拷贝
6，线程1进入ready状态

那为啥用进程不可以执行这件任务呢

使用线程在同个内存区域完成
但使用进程需使用两个内存空间，之间的通信成本很高
因此用线程来完成这个任务

采用多进程的开销

在进程与进程的切换过程中，中间等待的时间有很长，当进程的数量越多，可能大多在执行进程切换的工作，而很少的时间去为应用程序而服务

线程引入的动机

一个应用通常需要同时处理很多工作，比如一个Web浏览器，可能需要同时处理文字和图片，这些同时执行的任务可称为“执行流”，我们不希望它们是顺序执行的。
早期，每个执行流都要创建一个进程来实现，但是进程的创建需要消耗大量的时间和资源。
现在，和一个应用相关的所有执行任务都装在一个进程里，这些进程内部的执行任务就是“线程”（Thread）。

线程的定义

A thread is a basic unit of CPU utilization;it comprises a thread id,a program counter,a
register set, and a stack
线程是 CPU 利⽤的基本单位；它包括线程id(tid)、程序计数器、寄存器集和堆栈

It shares with other threads belonging to the same process its code section, data section, and other operating-system resources, such as open files and signals.
它与属于同⼀进程的其他线程共享其代码段、数据段和其他操作系统资源，例如打开的⽂件和信号。

A traditional(or heavyweight) process has a single thread of control.If a process has multiple threads of control, it can perform more than one task at a time.
传统（或重量级）进程有⼀个控制线程。如果⼀个进程有多个控制线程，它⼀次可以执⾏多个任务。

线程

多线程的好处

响应性：在多个客户端都想要请求服务端进行任务执行的时候，多个线程可以快速响应去执行对应的任务
资源共享：多线程处于同个内存空间中，线程之间通信比跨内存的多进程通信容易
经济：开辟新的进程需要有很大的资源开销
可伸缩性：当在单核计算机中，t1、t2、t3在执行任务，但同一时刻CPU只会执行其中一个，共用同个CPU，为并发线程，但在多核CPU计算机当中，可以t1、t2、t3各占用一个CPU，此时并发运算次变成了并行运算，在单核与多核的切换非常灵活

多核编程

多线程模型

M:1模型

1:1模型

M:M模型

线程库

PTHREADS

参考
B站操作系统