線程有哪些主要介紹與特點

時間：2017-09-23 12:38:06 謝君787由分享

　　線程是進程中的一個實體，是被系統獨立調度和分派的基本單位。以下是由學習啦小編整理的線程的內容，希望大家喜歡!

　　線程的介紹

　　線程，有時被稱為輕量級進程(Lightweight Process，LWP)，是程序執行流的最小單元。一個標準的線程由線程ID，當前指令指針(PC)，寄存器集合和堆棧組成。另外，線程自己不擁有系統資源，只擁有一點兒在運行中必不可少的資源，但它可與同屬一個進程的其它線程共享進程所擁有的全部資源。一個線程可以創建和撤消另一個線程，同一進程中的多個線程之間可以并發執行。由于線程之間的相互制約，致使線程在運行中呈現出間斷性。線程也有就緒、阻塞和運行三種基本狀態。就緒狀態是指線程具備運行的所有條件，邏輯上可以運行，在等待處理機;運行狀態是指線程占有處理機正在運行;阻塞狀態是指線程在等待一個事件(如某個信號量)，邏輯上不可執行。每一個程序都至少有一個線程，若程序只有一個線程，那就是程序本身。

　　線程是程序中一個單一的順序控制流程。進程內一個相對獨立的、可調度的執行單元，是系統獨立調度和分派CPU的基本單位指運行中的程序的調度單位。在單個程序中同時運行多個線程完成不同的工作，稱為多線程。

　　線程的特點

　　在多線程OS中，通常是在一個進程中包括多個線程，每個線程都是作為利用CPU的基本單位，是花費最小開銷的實體。線程具有以下屬性。

　　1)輕型實體

　　線程中的實體基本上不擁有系統資源，只是有一點必不可少的、能保證獨立運行的資源。

　　線程的實體包括程序、數據和TCB。線程是動態概念，它的動態特性由線程控制塊TCB(Thread Control Block)描述。TCB包括以下信息：

　　(1)線程狀態。

　　(2)當線程不運行時，被保存的現場資源。

　　(3)一組執行堆棧。

　　(4)存放每個線程的局部變量主存區。

　　(5)訪問同一個進程中的主存和其它資源。

　　用于指示被執行指令序列的程序計數器、保留局部變量、少數狀態參數和返回地址等的一組寄存器和堆棧。

　　2)獨立調度和分派的基本單位。

　　在多線程OS中，線程是能獨立運行的基本單位，因而也是獨立調度和分派的基本單位。由于線程很“輕”，故線程的切換非常迅速且開銷小(在同一進程中的)。

　　3)可并發執行。

　　在一個進程中的多個線程之間，可以并發執行，甚至允許在一個進程中所有線程都能并發執行;同樣，不同進程中的線程也能并發執行，充分利用和發揮了處理機與外圍設備并行工作的能力。

　　4)共享進程資源。

　　在同一進程中的各個線程，都可以共享該進程所擁有的資源，這首先表現在：所有線程都具有相同的地址空間(進程的地址空間)，這意味著，線程可以訪問該地址空間的每一個虛地址;此外，還可以訪問進程所擁有的已打開文件、定時器、信號量機構等。由于同一個進程內的線程共享內存和文件，所以線程之間互相通信不必調用內核。

　　線程與進程的比較

　　進程是資源分配的基本單位。所有與該進程有關的資源，都被記錄在進程控制塊PCB中。以表示該進程擁有這些資源或正在使用它們。

　　另外，進程也是搶占處理機的調度單位，它擁有一個完整的虛擬地址空間。當進程發生調度時，不同的進程擁有不同的虛擬地址空間，而同一進程內的不同線程共享同一地址空間。

　　與進程相對應，線程與資源分配無關，它屬于某一個進程，并與進程內的其他線程一起共享進程的資源。

　　線程只由相關堆棧(系統棧或用戶棧)寄存器和線程控制表TCB組成。寄存器可被用來存儲線程內的局部變量，但不能存儲其他線程的相關變量。

　　通常在一個進程中可以包含若干個線程，它們可以利用進程所擁有的資源。在引入線程的操作系統中，通常都是把進程作為分配資源的基本單位，而把線程作為獨立運行和獨立調度的基本單位。由于線程比進程更小，基本上不擁有系統資源，故對它的調度所付出的開銷就會小得多，能更高效的提高系統內多個程序間并發執行的程度，從而顯著提高系統資源的利用率和吞吐量。因而近年來推出的通用操作系統都引入了線程，以便進一步提高系統的并發性，并把它視為現代操作系統的一個重要指標。

　　線程與進程的區別可以歸納為以下4點：

　　1)地址空間和其它資源(如打開文件)：進程間相互獨立，同一進程的各線程間共享。某進程內的線程在其它進程不可見。

　　2)通信：進程間通信IPC，線程間可以直接讀寫進程數據段(如全局變量)來進行通信——需要進程同步和互斥手段的輔助，以保證數據的一致性。

　　3)調度和切換：線程上下文切換比進程上下文切換要快得多。

　　4)在多線程OS中，進程不是一個可執行的實體。