线程与进程&&线程私有资源

Posted 2020-08-19 cocoabird

今天讨论一个问题，一同事说一个进程内线程的所有资源都能被彼此共享，我说线程私有堆栈空间不可以，为此争论了几句。今天加班用网上资源重新学习了下，以备以后查看

 

在多线程环境下，每个线程拥有一个栈和一个程序计数器。栈和程序计数器用来保存线程的执行历史和线程的执行状态，是线程私有的资源。其他的资源（比如堆、地址空间、全局变量）是由同一个进程内的多个线程共享。

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。在Unix  System V及SunOS中也被称为轻量进程（lightweight processes），但轻量进程更多指内核线程(kernel thread)，而把用户线程(user thread)称为线程。

 

对于多数合作性任务，多线程比多个独立的进程更优越

   线程共享相同的内存空间。不同的线程可以存取内存中的同一个变量。所以，程序中的所有线程都可以读或写声明过的全局变量。如果曾用fork()编写过重要代码，就会认识到这个工具的重要性。为什么呢？虽然fork()允许创建多个进程，但它还会带来以下通信问题，如何让多个进程相互通信，这里每个进程都有自己独立的内存空间。对这个问题没有一个简单的答案。虽然有许多不通种类的本地IPC(进程间通信)，但他们都遇到两个重要的障碍：

 

1.加强了某种形式的额外内核开销，从而降低性能。

2.对于大多数情形，IPC不是对于代码的“自然”扩展，通常极大地增加了程序的复杂性。

 

线程共享资源包括：

  1.进程代码段 

  2.进程的公有数据(利用这些共享的数据，线程很容易的实现相互之间的通讯) 

  3.进程打开的文件描述符、信号的处理器、进程的当前目录和进程用户ID与进程组ID。

线程独立资源包括：

1.线程ID

每个线程都有自己的线程ID，这个ID在本进程中是唯一的。进程用此来标识线程。

2.寄存器组的值

由于线程间是并发运行的，每个线程有自己不同的运行线索，当从一个线程切换到另一个线程上 时，必须将原有的线程的寄存

器集合的状态保存，以便将来该线程在被重新切换到时能得以恢复。

3.线程的堆栈

堆栈是保证线程独立运行所必须的。线程函数可以调用函数，而被调用函数中又是可以层层嵌套的，所以线程必须拥有自己的

函数堆栈， 使得函数调用可以正常执行，不受其他线程的影响。

4.错误返回码

由于同一个进程中有很多个线程在同时运行，可能某个线程进行系统调用后设置了errno值，而在该 线程还没有处理这个错误，

另外一个线程就在此时被调度器投入运行，这样错误值就有可能被修改。所以，不同的线程应该拥有自己的错误返回码变量。

5.线程的信号屏蔽码

由于每个线程所感兴趣的信号不同，所以线程的信号屏蔽码应该由线程自己管理。但所有的线程都 共享同样的信号处理器。

6.线程的优先级

由于线程需要像进程那样能够被调度，那么就必须要有可供调度使用的参数，这个参数就是线程的优先级。

 

线程与进程区别：

1，进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位。线程自己基本上不

拥有系统资源，但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。由于线程比进程更小，基本上不拥有系统资源，

线程上下文切换比进程上下文切换要快得多，故对它的调度所付出的开销就会小得多，从而显著提高系统资源的利用率和吞吐量。

2，一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程。进程在执行过程中拥有独立的内存单元地址空间，而多个线程共享内存，

从而极大地提高了程序的运行效率。

3，进程间通信IPC需要特别的方法，线程间可以直接读写进程数据段（如全局变量）来进行通信。

 

进程的实现只能由操作系统内核来实现，而不存在用户态实现的情况。而线程可以分为内核态和用户态。

内核态创建线程比较浪费系统空间资源，因为系统需要维护线程列表，而线程的数量要远远大于进程的数量，过多的线程创建会使系统资源耗尽

而瘫痪。其次内核态实现会修改操作系统。

使用用户态创建线程就不必太担心系统资源耗尽的问题，内核不需要知道有多少线程创建。用户创建方便。缺点：

如果在执行过程中一个线程受阻，它将无

法将控制权交出来，这样整个进程都无法推进。操作系统随即把CPU控制权交给另外一个进程。这样，一个线程受阻造成整个进程受

阻，我们期望的通过线程对进程实施分身的计划就失败了。这是用户态线程致命的缺点。