同一进程中的线程究竟共享哪些资源

进程是具备必定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，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，它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程本身基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈)，可是它可与同属一个进程的其余的线程共享进程所拥有的所有资源. 

一个线程能够建立和撤销另外一个线程;     同一个进程中的多个线程之间能够并发执行.

进程在执行过程当中拥有独立的内存单元，而该进程的多个线程共享内存，从而极大地提升了程序的运行效率。 
每一个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。可是线程不可以独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。 

从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分能够同时执行。但操做系统并无将多个线程看作多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。

在不少现代操做系统中，一个进程的（虚）地址空间大小为4G，分为系统（内核？）空间和用户空间两部分，系统空间为全部进程共享，而用户空间是独立的，通常WINDOWS进程的用户空间为2G。 

一个进程中的全部线程共享该进程的地址空间，但它们有各自独立的（/私有的）栈(stack)，Windows线程的缺省堆栈大小为1M。堆(heap)的分配与栈有所不一样，通常是一个进程有一个C运行时堆，这个堆为本进程中全部线程共享，windows进程还有所谓进程默认堆，用户也能够建立本身的堆。 
用操做系统术语，线程切换的时候实际上切换的是一个能够称之为线程控制块的结构（TCB?）,里面保存全部未来用于恢复线程环境必须的信息，包括全部必须保存的寄存器集，线程的状态等。

 

堆：　是你们共有的空间，分全局堆和局部堆。全局堆就是全部没有分配的空间，局部堆就是用户分配的空间。堆在操做系统对进程初始化的时候分配，运行过程当中也能够向系统要额外的堆，可是记得用完了要还给操做系统，要否则就是内存泄漏。

栈：是个线程独有的，保存其运行状态和局部自动变量的。栈在线程开始的时候初始化，每一个线程的栈互相独立，所以，栈是　thread safe的。操做系统在切换线程的时候会自动的切换栈，就是切换　ＳＳ／ＥＳＰ寄存器。栈空间不须要在高级语言里面显式的分配和释放。

进程简说：

进程就是程序的一次执行。

进程是为了在CPU上实现多道编程而发明的一个概念。

事实上咱们说线程是进程里面的一个执行上下文，或者执行序列，显然一个进程能够同时拥有多个执行序列，更加详细的描述是，舞台上有多个演员同时出场，而这些演员和舞台就构成了一出戏，类比进程和线程，每一个演员是一个线程，舞台是地址空间，这个同一个地址空间里面的全部线程就构成了进程。

好比当咱们打开一个word程序，其实已经同时开启了多个线程，这些线程一个负责显示，一个接受输入，一个定时进行存盘，这些线程一块儿运转让咱们感到咱们的输入和屏幕显示同时发生，而不用键入一些字符等好长时间才能显示到屏幕上。

线程管理：

将线程共有的信息存放在进程控制块中，将线程独有的信息存放在线程控制块中。

那么如何区分哪些信息是共享的？哪些信息是独享的呢？

通常的评价标准是：若是某些资源不独享会致使线程运行错误，则该资源就由每一个线程独享，而其余资源都由进程里面的全部线程共享。

线程共享资源	线程独享资源
地址空间	程序计数器
全局变量	寄存器
打开的文件	栈
子进程	状态字
闹铃
信号及信号服务程序
记帐信息

通常状况下进程共享资源与独享资源的划分

那么对于进程及线程的实现作如何解释呢？

首先应该明白进程的调度，建立等实质上都是由操做系统实现的，因此说进程的实现只能由操做系统内核来实现，而不存在用户态实现的状况。可是对于线程就不一样了，线程的管理者能够是用户也能够是操做系统自己，线程是进程内部的东西，固然存在由进程直接管理线程的可能性。所以线程的实现就应该分为内核态线程实现和用户态线程实现。

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内核态线程实现：

       线程是进程的不一样执行序列，也就是说线程是独立运行的基本单位，也是CPU调度的基本单位。

那么操做系统是如何实现管理线程的呢？

       首先操做系统向管理进程同样，应该保持维护线程的全部资源，将线程控制块存放在操做系统的内核空间中。那么此时操做系统就同时掌管进程控制块和线程控制块。

操做系统管理线程的好处是：

1.用户编程简单；

2.若是一个线程执行阻塞操做，操做系统能够从容的调度另一个线程的执行。

内核线程的实现缺点是：

1.效率低，由于线程在内核态实现，每次线程切换都须要陷入到内核，由操做系统来调度，而有用户态切换到内核态是要话费不少时间的，另外内核态实现会占用内核稀有的资源，由于操做系统要维护线程列表，操做系统所占内核空间一旦装载后就没法动态改变，而且线程的数量远远大于进程的数量，随着线程数的增长内核将耗尽；

2.内核态的实现须要修改操做系统，这个是谁都不想要作的事情；

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那么用户态是如何实现管理线程的呢？

用户态管理线程就是用户本身作线程的切换，本身管理线程的信息，操做系统无需知道线程的存在。

在用户态下进行线程的管理须要用户建立一个调度线程。一个线程在执行完一段时间后主动把资源释放给其余线程使用，而在内核台下则无需如此，由于操做系统可经过周期性的时钟中断把控制权夺过来，在用户态实现状况下，执行系统的调度器也是线程，没有能力夺取控制权。

用户态实现有什么优势？

 首先是灵活，由于操做系统不用知道线程的存在，因此任何操做系统上都能应用；

其次，线程切换快，由于切换在用户态进行，无需陷入带内核态；

再次，不用修改操做系统实现容易。

用户态实现的缺点呢？

       首先编程起来很诡异，因为在用户台下各个进程间须要相互合做才能正常运转。那么在编程时必须考虑什么状况下让出CPU，让其余的线程运行，而让出时机的选择对线程的效率和可靠性有很大影响，这个并不容易作到；

       其次，用户态线程实现没法彻底达到线程提出所要达到的目的：进程级多道编程；，若是在执行过程当中一个线程受阻，它将没法将控制权交出来，这样整个进程都没法推动。操做系统随即把CPU控制权交给另一个进程。这样，一个线程受阻形成整个进程受阻，咱们指望的经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。

       调度器激活：线程阻塞后，CPU控制权交给了操做系统，要激活受阻进程的线程，惟一的办法就是让操做系统在进程切换时先不切换，而是通知受阻的进程执行系统（即调用执行系统），并问其是否还有别的线程能够执行。若是有，将CPU控制权交给该受阻进程的执行系统线程，从而调度另外一个能够执行的线程到CPU上。一个进程挂起后，操做系统并不当即切换到别的进程上，而是给该进程二次机会，让其继续执行。若是该进程只有一个线程，或者其全部线程都已经阻塞，则控制权将再次返回给操做系统。而如今，操做系统就会切换到其余线程了。

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如今操做系统的线程实现模型：

鉴于用户态与内核态都存在缺陷，现代操做将二者结合起来。用户态的执行负责进程内部线程在非阻塞时的切换；内核态的操做系统负责阻塞线程的切换，即咱们同时实现内核态和用户态线程管理。每一个内核态线程能够服务一个或者更多个用户态线程。

线程从用户态切换到内核态：

什么状况下会形成线程从用户态到内核态的切换呢？

首先，若是在程序运行过程当中发生中断或者异常，系统将自动切换到内核态来运行中断或异常处理机制。

此外，程序进行系统调用也会从用户态切换到内核态。