多线程：原理分析整理

操做系统的设计，能够归结为三点：

• （1）以多进程形式，容许多个任务同时运行；
• （2）以多线程形式，容许单个任务分红不一样的部分运行；
• （3）提供协调机制，一方面防止进程之间和线程之间产生冲突，另外一方面容许进程之间和线程之间共享资源。

多核、多处理器（多CPU）、多线程

• 多核：几核就是真的有几个物理核心。CPU的性能主要靠提升核心工做频率来提升，因为物理限制，不能把频率无限提升，因此发展出多核心的CPU。即一枚处理器上集成多个计算引擎（内核），共享缓存、内存、寄存器。A8处理器是一款双核处理器。
• 多处理器：包含多个CPU，CPU之间共享内存、I/O设备、控制器、外部设备，整个硬件系统由统一的操做系统控制，在处理器和程序之间实现做业、任务、程序、数组及其元素各级的全面并行。目前主流的服务器架构，超级计算机，都是多CPU多核架构。
• 多线程：线程就是咱们为了让一个进程可以同时干多件事情而发明的“分身术”，拥有最小系统资源，共享进程资源的基本调度单位。核是物理的，线程是虚拟的，双核4线程，看起来很像4核，但比真实的4核4线程慢，却比双核双线程快。

进程VS线程

进程：

就是进行中的程序（一组指令的有序集合），当一个程序被加载到内存中以后就变成了进程（进程=程序+执行）。进程有独立的地址空间，在保护模式下本身出了问题不会对其余进程产生影响。进程是操做系统分配资源的基本单位。 进程的三种状态：

• 阻塞态：等待某个事件的完成
• 就绪态：等待系统分配CPU以便运行
• 执行态：占有CPU正在运行

  

线程：

是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，本身拥有一点运行必不可少的资源（如程序计数器、一组寄存器和堆栈）与同属进程的其余线程共享进程的拥有的所有资源。

进程与线程区别

• 进程是cpu资源分配的最小单位，线程是cpu调度的最小单位。
• 一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程。线程依赖于进程才能运行
• 线程自己拥有不多资源（线程标识符、程序计数器、一组寄存器的值、堆栈），与同属进程的其余线程共享进程拥有的资源（代码段、数据段、打开的文件、I/O设备等）。
• 线程开销小，但一个线程死掉等于整个进程死掉，不利于资源管理和保护。而进程正好相反，开销大，但相对线程安全。

引入线程带来的主要好处：

之前进程既是资源分配也是调度的最小单位，后来为了更合理的使用cpu(其实是cpu性能愈来愈好)，才将资源分配和调度分开，就有了线程。线程是创建在进程的基础上的一次程序运行单位。

• 在进程内建立、终止线程比建立、终止进程快
• 同一进程内切换线程比切换进程要快，尤为是用户级的线程切换。

线程对操做系统来讲就是一段代码+运行时数据（主要是寄存器数据，还有线程中与资源相关的数据，好比打开的文件句柄）。多线程实现主要是靠硬件CPU（中央处理器）件来实现的，CPU有一个很重要的特性时间片，每一段得到CPU的代码只能运行一个时间片限定的时间，时间到后CPU就会把正在运行的代码暂停，接着发生一个中断，而后按照必定的规则选择另外一段代码得到CPU来运行。

时间片设得过短会致使过多的进程切换，下降了CPU效率；而设得太长又可能引发对短的交互请求的响应变差。将时间片设为100毫秒一般是一个比较合理的折衷。

线程越多越好吗

线程多了，能够提升程序的执行效率，但并非越多越好。

• 虽然线程自己拥有不多的资源（在iOS中，默认主线程1M，子线程512K），可是更多的线程意味着更多的内存开销。建立线程也是须要CPU开销的。
• 若是线程比核的数量多，则同一时间只能执行与核数量相等的线程数，线程过多会致使频繁的切换，消耗过多的CPU时间，下降了程序性能。
• 使用多线程就可能出现线程安全问题，为了解决线程安全须要使用锁，进而可能会出现死锁问题。过多的线程会增长程序设计的复杂性，浪费更多精力去处理多线程通讯和数据共享（多线程安全、多线程死锁）。

参考博客

浅析操做系统的进程、线程区别

操做系统核心原理-3.进程原理（上）：进程概要

多线程－概述及底层实现机制浅析

操做系统面试总结—进程线程

腾讯面试题04.进程和线程的区别？