前言

一個(gè)進(jìn)程內(nèi)有多個(gè)線(xiàn)程，線(xiàn)程有自己的寄存器，程序計(jì)數(shù)器，堆棧，狀態(tài)。但是線(xiàn)程間是沒(méi)有保護(hù)的，可以共享地址空間，打開(kāi)文件集，子進(jìn)程，定時(shí)器以及相關(guān)信號(hào)量。為什么沒(méi)有保護(hù)，原因是：不可能，也沒(méi)必要。不同進(jìn)程可能來(lái)自不同用戶(hù)，它們之間彼此可能有敵意，用戶(hù)所持有的資源以進(jìn)程為單位。

與傳統(tǒng)進(jìn)程一樣，線(xiàn)程也擁有運(yùn)行，阻塞，就緒終止?fàn)顟B(tài)，正在運(yùn)行的線(xiàn)程獨(dú)占CPU并且活躍。與進(jìn)程狀態(tài)切換一致，這里就不介紹了。

每個(gè)線(xiàn)程堆棧都有一幀，在該棧幀存放了局部變量和過(guò)程調(diào)用后的返回地址。

在多線(xiàn)程情況下，進(jìn)程通常會(huì)從當(dāng)前的單個(gè)線(xiàn)程開(kāi)始，也就是主線(xiàn)程，該線(xiàn)程會(huì)調(diào)用庫(kù)函數(shù)（thread_create）來(lái)創(chuàng)建新線(xiàn)程。一般來(lái)說(shuō)，線(xiàn)程之間是平等的。這里介紹其它庫(kù)函數(shù)：

pthread_exit:線(xiàn)程運(yùn)行結(jié)束時(shí)，退出，線(xiàn)程消失。

pthread_join:一個(gè)線(xiàn)程可以阻塞等待另一個(gè)線(xiàn)程退出。

pthread_yield:允許線(xiàn)程自動(dòng)放棄CPU讓給其它線(xiàn)程。

4. pthread_attr_init:創(chuàng)建并初始化一個(gè)線(xiàn)程的屬性結(jié)構(gòu)。

5. pthread_attr_destroy:刪除一個(gè)線(xiàn)程的屬性結(jié)構(gòu)。

pthread.h

在用戶(hù)態(tài)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程

在用戶(hù)空間管理線(xiàn)程時(shí)，每個(gè)進(jìn)程都會(huì)有一個(gè)線(xiàn)程表，用來(lái)跟蹤該進(jìn)程中的線(xiàn)程。這些表和內(nèi)核空間中的進(jìn)程表相似，不過(guò)它僅記錄線(xiàn)程的屬性。

用戶(hù)線(xiàn)程中，每個(gè)進(jìn)程都有其相關(guān)調(diào)度算法，可擴(kuò)展性高，這是因?yàn)閮?nèi)核線(xiàn)程需要固定的表格和堆棧空間。

但是，由于用戶(hù)線(xiàn)程沒(méi)有時(shí)鐘中斷，導(dǎo)致某線(xiàn)程想要運(yùn)行時(shí)，只能依靠前一個(gè)線(xiàn)程主動(dòng)放棄CPU，所以沒(méi)有輪轉(zhuǎn)的說(shuō)法。

在內(nèi)核中使用線(xiàn)程

當(dāng)內(nèi)核支持管理線(xiàn)程時(shí)，進(jìn)程中就沒(méi)有線(xiàn)程表了，相反，在內(nèi)核中就有一張線(xiàn)程表，線(xiàn)程想要?jiǎng)?chuàng)建新線(xiàn)程時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用來(lái)對(duì)線(xiàn)程表更新。另外，內(nèi)核還維護(hù)了傳統(tǒng)的進(jìn)程表。

在上述情況下，當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程阻塞時(shí)，就可以通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用（內(nèi)核中的線(xiàn)程表）來(lái)切換線(xiàn)程了。

在內(nèi)核回收和創(chuàng)建線(xiàn)程代價(jià)是比較大的，所以回收時(shí)，一般會(huì)將線(xiàn)程標(biāo)記為不可運(yùn)行（并不是真正的回收），需要時(shí)再啟動(dòng)。用戶(hù)態(tài)線(xiàn)程不需要。

雖然內(nèi)核線(xiàn)程可以解決很多問(wèn)題，但不是能解決所有問(wèn)題。比如信號(hào)問(wèn)題，創(chuàng)建新進(jìn)程問(wèn)題等......

混合實(shí)現(xiàn)

人們研究出了采用多個(gè)用戶(hù)線(xiàn)程對(duì)應(yīng)一個(gè)內(nèi)核線(xiàn)程的方法，多個(gè)用戶(hù)線(xiàn)程多路復(fù)用。

彈出式線(xiàn)程

在分布式系統(tǒng)中，線(xiàn)程經(jīng)常使用，通常下，服務(wù)接受到消息后，該服務(wù)所對(duì)應(yīng)的線(xiàn)程會(huì)阻塞并receive，但是彈出式線(xiàn)程會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的線(xiàn)程去處理收到的消息。

在一些OS中，協(xié)作的進(jìn)程可能共享一些彼此都能讀寫(xiě)的公共存儲(chǔ)區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)可能是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可能是一個(gè)共享文件。



審核編輯：劉清