什么是线程，为什么要引入线程？
在还没引入线程之前1，系统中各个程序只能串行执行
exp：不能边听音乐边聊QQ
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引入了进程之后，可以边听音乐边聊QQ，但是QQ可以视频聊天同时可以文字聊天以及文件传送等。在传统的进程定义中，进程是程序的一次执行。但这些功能显然不可能是由一个程序顺序处理就能实现的。
有的进程可能需要“同时”做很多事情，而传统的进程只能串行地执行一系列程序。为此，引入了“线程”，来增加并发度。
传统的进程是程序执行流的最小单位。引入线程后，线程成为了程序执行流的最小单位。
可以把线程理解为“轻量级进程”。
线程是一个基本的CPU执行单元，也是程序执行流的最小单位。引入线程之后，不仅是进程之间可以并发，进程内的各线程之间也可以并发，从而进一步提升了系统的并发度，使得一个进程内也可以并发处理各种任务（如QQ视频、文字聊天、传文件）。
引入线程后，进程只作为除CPU之外的系统资源的分配单元（如打印机、内存地址空间等都是分配给进程的）。
引入线程机制后，有什么变化？
- 资源分配、调度
- 传统进程机制中，进程是资源分配、调度的基本单位
- 引入线程后，进程是资源分配的基本单位，线程是调度的基本单位。
- 并发性
- 传统进程机制中，只能进程间并发
- 引入线程后，各线程间也能并发，提升了并发度。
- 系统开销
- 传统的进程间并发，需要切换进程的运行环境，系统开销很大。
- 线程间并发，如果是同一进程内的线程切换，则不需要切换进程环境，系统开销小。
- 引入线程后，并发所带来的系统开销减小
类比：
去图书馆看书。
切换进程运行环境：有一个不认识的人要用这张桌子，你需要将你的书收走，他把自己的书放到桌子上。
同一进程内的线程切换：你的室友要用这张书桌，可以不把桌子上的书收走。
线程有哪些重要的属性
- 线程是处理机(CPU)调度的单位
- 多CPU计算机中，各个线程可占用不同的CPU
- 每个线程都有一个线程ID、线程控制块（TCB）
- 线程也有就绪、阻塞、运行三种基本状态
- 线程几乎不拥有系统资源
- 同一进程的不同线程间共享进程的资源
- 由于共享内存地址空间，同一进程中的线程间通信甚至无需系统干预
- 同一进程中的线程切换，不会引起进程切换
- 不同进程中的线程切换，会引起进程切换
- 切换同进程内的线程，系统开销很小
- 切换进程，系统开销较大
线程的实现方式
- 用户级线程（User-Level Thread，ULT）
用户级线程由应用程序通过线程库实现。所有的线程管理工作都由应用程序负责（包括线程切换）。
用户级线程中，线程切换可以在用户态下即可完成，无需操作系统干预。
在用户看来，是有多个线程。但是在操作系统内核看来，并意识不到线程的存在。（用户级线程对用户不透明，对操作系统透明）
可以这样理解，“用户级线程”就是“从用户视角看能看到的线程”
- 内核级线程（Kernel-Level Thread，KLT，又称“内核支持的线程”）
内核级线程的管理工作由操作系统内核完成。线程调度、切换等工作都由内核负责，因此内核级线程的切换必然需要在核心态下才能完成。
可以这样理解，“内核级线程”就是“从操作系统内核视角看能看到的线程”
在同时支持用户级线程和内核级线程的系统中，可采用二者组合的方式：将n个用户级线程映射到m个内核级线程上（n >= m）
重点重点重点
操作系统只“看得见”内核级线程，因此只有内核级线程才是处理机分配的单位。
例如：上图那个模型中，该进程由两个内核级线程，三个用户级线程组成，在用户看来，这个进程中有三个线程。但即使该进程在一个4核处理机的计算机上运行，也最多只能被分配到两个核，最多只能有两个用户线程并行执行。
多线程模型
在同时支持用户级线程和内核级线程的系统中，由几个用户级线程映射到几个内核级线程的问题引出了“多线程模型”问题
- 多对一模型：多个用户级线程映射到一个内核级线程。每个用户进程只对应一个内核级线程。
优点：用户级线程的切换在用户空间即可完成，不需要切换到核心态，线程管理的系统开销小，效率高。
缺点：当一个用户级线程被阻塞后，整个进程都会被阻塞，并发度不高。多个线程不可在多核处理上并行运行。
- 一对一模型：一个用户级线程映射到一个内核级线程。每个用户进程有与用户级线程同数量的内核级线程。
优点：当一个线程被阻塞后，别的线程还可以继续执行，并发能力强。多线程可在多核处理机上并行执行。
缺点：一个用户进程会占用多个内核级线程，线程切换由操作系统内核完成，需要切换到核心态，因此线程管理的成本高，开销大。
多对多模型：n个用户级线程映射到m个内核级线程（n >= m）。每个用户进程对应到m内核级线程。
克服了多对一模型并发度不高的缺点，又克服了一对一模型中一个用户进程占用太多内核级线程，开销太大的缺点。
以上笔记均整理自王道考研 ↩︎
