# 线程

# 引入线程

首先回忆一下为什么会有进程 —— 在以前，程序是串行执行的，为了让多道程序并发执行，引入了进程。进程虽然显著提高了资源利用率和系统吞吐量，满足了并发的需求，但是这种并发能不能做得更好呢？事实上，进程既是一个携带资源的独立单位，也是独立调度的基本单位，因此，在进程的创建、撤销和切换时，系统必须为之付出较大的时间空间开销。鉴于此，系统不宜设置过多的进程，也不宜频繁地切换进程，这对于并发来说是一种限制。

如何解决这个问题呢？可以把进程看作是管理初创公司的老板，一开始人手不足，老板既要管理公司，也要四处奔跑沟通业务；但是一旦人手充足，那么老板仍然可以管理公司，只是沟通业务的工作就可以交给手下人去执行了。同理，我们可以考虑依然让进程作为拥有资源的独立单位，但是独立调度的基本单位则不再是进程，而是新引入的线程了。

# 线程与进程

调度的基本单位

引入线程后，调度的基本单位不再是进程，而是线程。线程能够独立运行，且切换的时候，代价远远小于进程切换的代价。同一进程不同线程的切换，不会引起进程的切换。

执行的基本单位

我们可以说进程处于 “执行” 状态，但其实指的是该进程的某个线程正在执行；可以说进程处于 “挂起” 状态，但其实指的是该进程的所有线程都被挂起。但我们不能说 “挂起线程”，只能说 “挂起进程”，因为我们只有在无法为进程分配资源时才会将其挂起，而线程并不携带资源，“挂起线程” 没有意义。

并发性

进程间仍然能够并发，不仅如此，同一进程内不需要切换进程运行环境和内存地址空间，一个进程中的多个线程间也能并发，不同进程中的线程也能够并发，系统并发性提升。

资源

资源由进程携带。为了性能考虑，线程仅占有一点必不可少的资源（比如 TCB，程序计数器等）。虽然线程不携带资源，但它可以使用 fork 的进程的资源，即同一进程的线程共享该进程所拥有的资源。另外，这些线程还共享同一片内存地址空间，所以也可以方便地进行通信。

系统开销

在创建和撤销进程时，系统需要分配或者回收 PCB，分配或者回收资源，所以需要付出一定的时空开销；但是同一进程下的各个线程共享内存空间，线程的创建、撤销和通信的时空开销则小很多。

独立性

同一进程中的线程间独立性要比不同进程间独立性低很多。前者独立性高，因为要防止进程之间彼此干扰和破坏；后者独立性低，因为同一进程的多个线程通常需要协作完成任务，互相之间可访问程度相对来说会比较高。

支持多处理机系统

传统的单线程进程，即使处理机再多，一个进程也只能运行在一个处理机上；但是引入了线程后，一个进程的多个线程可以分配到多个处理机上、并行执行。

# 线程的状态

线程的状态有：运行、就绪和阻塞，线程的状态转换也类似于进程。