多線程：原理分析整理

操做系統的設計，能夠歸結爲三點：

• （1）以多進程形式，容許多個任務同時運行；
• （2）以多線程形式，容許單個任務分紅不一樣的部分運行；
• （3）提供協調機制，一方面防止進程之間和線程之間產生衝突，另外一方面容許進程之間和線程之間共享資源。

多核、多處理器（多CPU）、多線程

• 多核：幾核就是真的有幾個物理核心。CPU的性能主要靠提升核心工做頻率來提升，因爲物理限制，不能把頻率無限提升，因此發展出多核心的CPU。即一枚處理器上集成多個計算引擎（內核），共享緩存、內存、寄存器。A8處理器是一款雙核處理器。
• 多處理器：包含多個CPU，CPU之間共享內存、I/O設備、控制器、外部設備，整個硬件系統由統一的操做系統控制，在處理器和程序之間實現做業、任務、程序、數組及其元素各級的全面並行。目前主流的服務器架構，超級計算機，都是多CPU多核架構。
• 多線程：線程就是咱們爲了讓一個進程可以同時幹多件事情而發明的「分身術」，擁有最小系統資源，共享進程資源的基本調度單位。核是物理的，線程是虛擬的，雙核4線程，看起來很像4核，但比真實的4核4線程慢，卻比雙核雙線程快。

進程VS線程

進程：

就是進行中的程序（一組指令的有序集合），當一個程序被加載到內存中以後就變成了進程（進程=程序+執行）。進程有獨立的地址空間，在保護模式下本身出了問題不會對其餘進程產生影響。進程是操做系統分配資源的基本單位。 進程的三種狀態：

• 阻塞態：等待某個事件的完成
• 就緒態：等待系統分配CPU以便運行
• 執行態：佔有CPU正在運行

  

線程：

是進程的一個實體，是CPU調度和分派的基本單位，本身擁有一點運行必不可少的資源（如程序計數器、一組寄存器和堆棧）與同屬進程的其餘線程共享進程的擁有的所有資源。

進程與線程區別

• 進程是cpu資源分配的最小單位，線程是cpu調度的最小單位。
• 一個程序至少有一個進程，一個進程至少有一個線程。線程依賴於進程才能運行
• 線程自己擁有不多資源（線程標識符、程序計數器、一組寄存器的值、堆棧），與同屬進程的其餘線程共享進程擁有的資源（代碼段、數據段、打開的文件、I/O設備等）。
• 線程開銷小，但一個線程死掉等於整個進程死掉，不利於資源管理和保護。而進程正好相反，開銷大，但相對線程安全。

引入線程帶來的主要好處：

之前進程既是資源分配也是調度的最小單位，後來爲了更合理的使用cpu(其實是cpu性能愈來愈好)，纔將資源分配和調度分開，就有了線程。線程是創建在進程的基礎上的一次程序運行單位。

• 在進程內建立、終止線程比建立、終止進程快
• 同一進程內切換線程比切換進程要快，尤爲是用戶級的線程切換。

線程對操做系統來講就是一段代碼+運行時數據（主要是寄存器數據，還有線程中與資源相關的數據，好比打開的文件句柄）。多線程實現主要是靠硬件CPU（中央處理器）件來實現的，CPU有一個很重要的特性時間片，每一段得到CPU的代碼只能運行一個時間片限定的時間，時間到後CPU就會把正在運行的代碼暫停，接着發生一箇中斷，而後按照必定的規則選擇另外一段代碼得到CPU來運行。

時間片設得過短會致使過多的進程切換，下降了CPU效率；而設得太長又可能引發對短的交互請求的響應變差。將時間片設爲100毫秒一般是一個比較合理的折衷。

線程越多越好嗎

線程多了，能夠提升程序的執行效率，但並非越多越好。

• 雖然線程自己擁有不多的資源（在iOS中，默認主線程1M，子線程512K），可是更多的線程意味着更多的內存開銷。建立線程也是須要CPU開銷的。
• 若是線程比核的數量多，則同一時間只能執行與核數量相等的線程數，線程過多會致使頻繁的切換，消耗過多的CPU時間，下降了程序性能。
• 使用多線程就可能出現線程安全問題，爲了解決線程安全須要使用鎖，進而可能會出現死鎖問題。過多的線程會增長程序設計的複雜性，浪費更多精力去處理多線程通訊和數據共享（多線程安全、多線程死鎖）。

參考博客

淺析操做系統的進程、線程區別

操做系統核心原理-3.進程原理（上）：進程概要

多線程－概述及底層實現機制淺析

操做系統面試總結—進程線程

騰訊面試題04.進程和線程的區別？