线程基础

Posted 2021-01-05 ymd12103410

cpu：承担所有计算的任务
操作系统：是计算机的管理者，它负责任务调度，资源分配和管理，统领整个计算机硬件
应用程序：是某种功能的程序，程序运行于操作系统上

进程由： 程序, 数据集合 和 进程控制块 三部分组成
程序：用于描述进程要完成的功能，是控制进程执行的指令集。
数据集合：是程序在执行时所需要的数据和工作区
程序控制块：包含进程的描述信息和控制信息，是进程存在的唯一标识

每个进程有各自独立的一块内存，使得各个进程之间内存地址相互隔离。

进程是操作系统分配资源的最小单位，线程是程序执行的最小单位（线程出现的一个原因是进程间切换开销较大）

各个线程之间共享程序的内存地址（也就是进程所在的内存空间）

一个标准线程：线程ID，当前指令指针（PC），寄存器和堆栈组成

进程：内存空间（代码数据，进程空间，打开的文件）和一个或多个线程组成

进程与线程的资源共享关系

当线程的数量小于处理器的数量时，线程的并发是真正的并发，不同的线程运行在不同的处理器上，当线程的数量大于处理器的数量时，线程的并发会受到一些阻碍，此时不是真正的并发，因为此时至少有一个处理器会运行多个线程

频繁等待的线程：称为IO密集型线程

频繁进行大量计算以至于每次都把所有时间片全部耗尽，很少等待的线程：称为 CPU密集型线程

在优先级调度环境下，线程优先级的改变有三种方式
1.用户指定优先级
2.根据进入等待状态的频发程度提升或降低优先级（由操作系统完成）
3.长时间得不到执行而提升等级

要将多个线程对同一数据的访问同步，确保线程安全。

同步：即指一个线程访问数据时，其他线程不得对同一数据进行访问，即同一时刻只能有一个线程访问该数据

每一个线程在访问数据或资源之前，首先试图获取对该数据的锁，并在访问结束之后释放对该数据的锁，在锁被占用时试图获取锁，线程会进入等待状态，直到锁被释放数据再次变为可用。

二元信号量：有占用与非占用两种状态，适合只能被唯一一个线程独占访问的资源

当二元信号量锁被置为占用状态，之后其他试图获取该二元信号量的线程会进入等待状态，直到该锁被释放

多元信号量（简称信号量）：允许多个线程访问资源，一个初始化值为N的信号量允许N个线程并发访问，线程访问资源时，首先获取信号量锁，进行如下操作：

1.将信号量值减一

2.如果信号量值小于0，则进入等待状态，否则继续执行

访问资源结束后，线程释放信号量锁，进行如下操作：

1.将信号量的值加1

2.如果信号量的值大于1，去唤醒一个等待中的线程

信号量在整个系统中可以被任意线程获取和释放，也就是说，同一个信号量，可以由一个线程获取，而由另一个线程释放，而互斥量则要求哪个线程获取了该互斥量锁就由哪个线程释放

临界区：是一种比互斥量更加严格的手段，互斥量和信号量在系统的任何进程都是可见的，也就是说一个进程创建了互斥量和信号量，另一个进程试图获取该锁是合法的，而临界区的作用范围仅限于本进程，其他进程无法获取该锁。

读写锁：允许多个线程同时对同一个数据进行读操作，而只允许一个线程进行写操作

有两种获取方式：共享的和独占的（Exclusive)

锁处于共享，其他线程以共享方式获取该锁仍能成功，此时该锁分配给了多个线程

处于独占状态的锁阻止任何线程获取该锁，不论它们以何种形式

读写锁的状态    以共享方式获取      以独占方式获取

    自由                            成功                      成功

    共享                            成功                      等待

    独占                           等待                       等待

引自：https://blog.csdn.net/luoweifu/article/details/46701167