線程的使用
每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)地址空間和一個(gè)控制線程，但是我們經(jīng)常需要在同一個(gè)地址空間里運(yùn)行多個(gè)控制線程，它們協(xié)同工作完成任務(wù)，線程被需要的理由如下：
- 包含多個(gè)線程的進(jìn)程配合工作的處理速度比單線程快
- 線程比進(jìn)程更輕量級(jí)，創(chuàng)建和銷毀線程較之于進(jìn)程更為高效
- 在多核系統(tǒng)中，多線程更能充分利用資源
比如我們?nèi)粘Ｊ褂镁W(wǎng)易云音樂時(shí)，如果該進(jìn)程只有一個(gè)線程，音樂播放本地歌曲的時(shí)候我們就不能同時(shí)在后臺(tái)下載歌曲，搜索歌曲的時(shí)候就要暫停播放音樂，這顯然是用戶無(wú)法接受的。如果我們采用多線程編程，可以用一個(gè)線程播放音樂，一個(gè)線程在后臺(tái)默默地下載音樂，一個(gè)線程接受用戶輸入并搜索結(jié)果，用戶體驗(yàn)自然非常好。
多線程編程在圖像處理和Web服務(wù)器開發(fā)方面是重頭戲。Web服務(wù)器可以在等待等待用戶請(qǐng)求時(shí)阻塞，每當(dāng)一個(gè)請(qǐng)求到達(dá)便彈出一個(gè)線程處理，可以同時(shí)處理大量請(qǐng)求，將應(yīng)答返回給用戶。
線程模型
進(jìn)程是一個(gè)正在執(zhí)行的程序的實(shí)例，用于把資源集中到一起，包括地址空間、打開的額文件，子進(jìn)程和信號(hào)等，進(jìn)程和進(jìn)程之間相對(duì)獨(dú)立，而線程共享進(jìn)程的資源，有著完全一樣的地址空間和全局變量，不同的是每個(gè)線程有著各自的堆棧。
線程的狀態(tài)
和進(jìn)程一樣，線程有3種狀態(tài)：運(yùn)行（Running）,就緒（Ready），阻塞（BLocked）
- Running運(yùn)行態(tài)（使用CPU中）
- Ready就緒態(tài)（可運(yùn)行，等待被調(diào)度）
-
Blocked阻塞態(tài)（等待外部事件發(fā)生）
線程狀態(tài)
一個(gè)處于運(yùn)行態(tài)的線程在等待用戶輸入時(shí)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)換1進(jìn)入阻塞態(tài)，在用戶輸入時(shí)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)換2進(jìn)入就緒態(tài)。轉(zhuǎn)換3和轉(zhuǎn)換4可在操作系統(tǒng)的調(diào)度下發(fā)生。
在用戶空間實(shí)現(xiàn)線程
線程可在用戶空間和內(nèi)核空間實(shí)現(xiàn)。
在用戶空間實(shí)現(xiàn)線程，內(nèi)核并不會(huì)知道進(jìn)程內(nèi)有多個(gè)線程，仍把進(jìn)程當(dāng)做單線程進(jìn)程來(lái)對(duì)待，內(nèi)核通過其內(nèi)部的進(jìn)程表來(lái)管理進(jìn)程，而每個(gè)進(jìn)程內(nèi)部有一張用于供進(jìn)程管理線程的線程表。用戶空間實(shí)現(xiàn)線程的有點(diǎn)是顯而易見的：
- 由于不需要陷入內(nèi)核，線程的創(chuàng)建和銷毀完全在用戶空間，速度很快
- 每個(gè)進(jìn)程可以制定自己的調(diào)度算法
但是其有點(diǎn)完全掩蓋不了其缺點(diǎn)：但其中一個(gè)線程阻塞時(shí)，同一個(gè)進(jìn)程里面的所有線程都會(huì)被掛起。比如其中一個(gè)線程做I/O操作或是發(fā)生缺頁(yè)故障時(shí)（需要從磁盤載入頁(yè)面到物理內(nèi)存），該線程會(huì)被阻塞，原因是內(nèi)核管理的是進(jìn)程。
在內(nèi)核空間實(shí)現(xiàn)線程
現(xiàn)代主流的操作系統(tǒng)是在內(nèi)核空間實(shí)現(xiàn)線程，如下圖
和在用戶空間實(shí)現(xiàn)線程不同，此時(shí)線程表移到了內(nèi)核空間，由內(nèi)核對(duì)所有的線程單獨(dú)管理。當(dāng)一個(gè)線程阻塞時(shí)，內(nèi)核可根據(jù)線程表調(diào)用同一進(jìn)程中的線程或是另外一個(gè)進(jìn)程中的線程，每個(gè)線程都是獨(dú)立的個(gè)體，一個(gè)線程阻塞就不會(huì)像在用戶空間中實(shí)現(xiàn)的線程那樣，阻塞整個(gè)進(jìn)程。
當(dāng)然，線程的創(chuàng)建和銷毀都需要執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，從用戶空間陷入內(nèi)核空間，上下文切換的代價(jià)比較大。
