传统进程相当于一个线程的任务。通常一个进程都拥有若干个线程,至少有一个线程。
调度:传统中:进程是拥有资源的基本单位和独立调度分配的基本单位。引入线程后:线程作为调度和分派的基本单位,进程作为资源拥有的基本单位。线程基本上不再拥有资源,提高系统的并发程度。通过一个进程中的线程切换不会引起进程的切换,但是一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时将会引起进程的切换。
并发性:在引入线程的操作系统中,不仅进程之间可以并发执行,而且在一个进程中的多个线程之间也可以并发执行,从而提高系统资源的利用率和吞吐量。
拥有资源:进程都可以拥有资源,是系统中拥有资源的基本单位,线程自己不拥有系统资源,但是可以访问隶属进程的资源,即一个进程的代码段,数据段及拥有的系统资源。
系统开销:创建和撤销进程时,系统都要为之创建和回收进程控制块,分配或回收资源,如内存空间和I/O设备等,操作系统所付出的开销明显大于线程创建和撤销时的开销。进程的切换 涉及进程CPU环境的保存及新被调度运行进程的CPU环境设置,现成的切换仅需保存和设置少量寄存器内容,不涉及存储器管理方面的操作。同时同一个进程中的多个线程具有相同的地址空间,在同步和通信的实现方面线程也比进程容易。
线程属性:轻型实体,不拥有系统资源,但是有必不可少的,保证其独立运行的资源(控制线程运行的线程控制块TCB,用于指示被执行指令序列的程序计数器,保留局部变量,少数状态参数和返回地址等的一组寄存器和堆栈);独立调度和分派的基本单位:在多线程OS中,线程是独立运行的基本单位也是独立调度和分派的基本单位;可并发执行:在一个进程中的多个线程之间可并发,不同进程中的线程也能并发;共享进程资源:可以访问进程的每个地址,以及进程所拥有的已打开的文件,定时器,信号量机构等。
线程的状态:执行,就绪,阻塞
大多数的线程在中止后并不立即释放所占用资源,只有当进程的其他线程执行了分离函数后被终止的线程才与资源分离,此时的资源才能与资源分离。此时的资源才能被其它线程利用。虽已中止但尚未释放资源的线程,仍可以被需要它额线程所调用,以使被终止线程重新恢复运行。调用者须调用条“等待线程终止”的连接命令,来与线程进行连接。
内核支持线程:内核能够同时调用同一个进程中的多个线程并行执行;如果进程中的一个线程被阻塞了,内核可以调度进程中的其他线程战友处理器运行,也可以运行其他进程中的线程;支持具有很小的数据结构和堆栈,现成的切换和开销小;内核本身为多线程技术,提高系统的执行效率和速度。缺点:模式切换开销大,同一个进程中一个线程切换到另一个进程需要从用户态转换到内核态执行,线程调度和管理是内核实现的系统开销较大。
用户级线程:系统的调度仍是以进程为单位进行,线程切换不需要转换到内核空间,对已个进程而言,所有线程管理数据结构均在该进程的用户空间中。节省内核宝贵资源;调度算法可以是进程专用的,不干扰系统调度;用户级线程的实现与操作系统平台无关。缺点:系统调用的阻塞问题,当一个线程阻塞时,该进程的所有其他线程也阻塞,而内核支持线程则进程中的其他线程仍然可以运行;单纯的用户级线程实现方式中,多线程应用不能利用多处理机进行多重处理的优点,内核每次分给一个进程仅一个CPU,进程中仅一个线程能够执行。
组合方式:有些操作系统把用户级线程和内核支持线程进行组合。ULT/KST