线程的前因后果，你了解吗？

进程最近有些烦恼，整日愁眉苦脸的，拜访内存的时候也有点心不在焉。

内存是个明眼人，开门见山的问道：“进程啊，最近遇到啥问题了？我看你最近情绪有点低落，有啥问题你就直接说出来嘛，我让你们伙儿来一块儿帮你想一想办法。”

进程叹了口气，说道：“唉，最近不是说 CPU 单核频率到瓶颈了吗？人类就用多核芯来弥补单核处理器性能的不足，我们的 CPU 不也升级到四核了嘛。”

“是啊，这是好事啊，如今最多能并行处理 4 个进程，效率比之前高多了，这还很差吗？”内存疑惑的问。

“好是好，可我每次上 CPU 运行的时候，都忍不住去想，要是单核频率不增长，我总的运行的时间不仍是没有什么变化吗？之后的应用程序愈来愈大，愈来愈吃 CPU 资源，好比那些大型游戏进程，在短期内须要进行大量计算，靠单核撑不住怎么办。不谈之后，就说说我本身，我也想可以早点运行完，早点休息啊。”

tobe 注：很明显单进程的运行时间是变小了的，不过这里主要强调的是进程占用 CPU 的时间。

内存点点头，赞同道：“这个问题我却是没想到，多核处理器对单个进程确实不大友好。那咱得想办法让你可以同时使用几个核心。不过我一时间也想不到什么好办法，仍是和你们一块儿讨论下吧。”

在讨论会上，内存向你们说明了进程如今遇到的问题。

“一个进程怎么并行？”进程调度器第一个发出疑问：“我总不能把一个进程放在四个核上吧，这样不只毫无心义，还阻碍了其余进程的执行。”

操做系统见多识广，说：“把进程一次放在几个核上运行确定是不可能的，我在想，我们的目标，其实就是让多个核心不冲突地帮助一个进程运行嘛。那咱们就得把进程「拆开」，而后放在几个核上。”

操做系统一边说，一边画了张图：

“大家看，假如说 fun1 和 fun2 这两个函数互不关联，咱们就可让两个核同时执行他们，这不就作到并行了吗？”

“你的意思是说把一个进程拆成好几个进程？”

操做系统摇摇头：“不是拆成多个进程，进程切换的代价太大了，再说了，这些拆出来的函数，他们是共用一个地址空间的，天生就可以数据共享，若是拆成进程，咱们还得再考虑进程之间的通讯问题，那多麻烦。不过为了跟进程区分，就叫他们「线程（Thread）」吧”

进程一惊，要把本身拆成线程？那本身不就没了？赶紧问道：“那我岂不是没有存在的余地了？”

进程调度器也慌了：“要是没了进程，我是否是也要被退休了？”

操做系统赶紧解释道：大家误会了，我要拆开的，是进程的执行流，进程不是包含了资源全部权和执行流吗，资源全部权仍是由进程来把控，执行流就分给几个线程，就像这样：

tobe 注：在进程模型里，进程拥有对内存、I/O 通道、I/O 设备和文件等资源的控制权，称之为「资源全部权」。「执行流」能够看作进程在 CPU 上的执行过程（直观一点就是高级语言里的语句）。

进程恍然大悟：“也就是说我仍然是资源的掌控者，那些线程就至关于帮我干活的小弟？”

“没错，并且从这种角度看，你自己仍是一个单线程进程。”

听了这么久，内存发问了：“建立进程的时候，我要保存进程 PCB ，那为了建立线程，我是否是还得建立一个 TCB（Thread Control Block）？”

“固然了，线程切换须要的信息就得存在 TCB 里面。不过你放心，TCB 要比 PCB 小得多，因此线程切换会比进程切换快不少。”

你们听完，纷纷以为「线程」这个模型完美的解决了当前的问题，说道：“要不咱们如今就在操做系统里添上线程模型吧，早点解决进程的问题。”

可是操做系统面露难色，说：“线程模型只是咱们的一个假想，贸然加进来的话，可能会出问题，系统崩溃可就很差了，仍是要以稳定为主。。。但这个模型仍是得试的，要不咱们先建立一个线程库，靠一个用户级别的应用程序——线程调度器来管理这些线程吧。”

进程不解的问：“但是这样的话，我仍是被分配在一个单独的核心上啊，即便是多线程，也只能在单核上运行。再说了，若是这些线程里有一个被阻塞，在你看来，是整个进程阻塞了，那其余线程，即便是就绪态，也得不到 CPU 资源。”

操做系统仔细想了下，说：“没办法，用户级线程确实有这两个缺点，但相比起让内核来实现线程，用户级线程也有他的好处——线程切换不须要我进行状态转换（从用户态到内核态），开销小，除此以外，线程库能够有多个调度算法，可以为应用程序量身定作调度算法。”

tobe 注：有一种解决线程阻塞的方案叫 jacketing，他能够把一个产生阻塞的系统调用转化成一个非阻塞的系统调用，好比说，不直接调用系统级的 I/O 例程，而是让线程调用应用级的 I/O jacket 例程，这个 jacket 例程会检查 I/O 设备是否忙，若是忙的话，就不执行 I/O 操做，转而调度其余线程，避免了因等待 I/O 设备而形成的进程阻塞。

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用户级线程很快投入使用，Linux系统中的 pthread（POSIX thread）库能够说是大获成功，操做系统作出了一项重大决定——支持内核级线程。

内核级线程解决了进程并行的问题，除此以外，因为内核看获得线程的存在，一个线程阻塞了，位于同一个进程中的其它线程仍然可以运行。

并行的问题解决了，进程表示本身十分开心。

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但愿你在看完个人文章以后有所收获。

感谢你的阅读，咱们后会有期！

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