1，什么是线程（Thread）

• 线程是处理代码的执行流，有着自己的程序计数器，用来追踪下一次执行的指令，系统寄存器持有它的变量，栈包含了它的执行历史。
• 线程间可进行数据共享。当一个线程改变了内存，其他线程亦可以看到。
• 线程也叫做轻量级进程。线程基于并行工作提高应用程序的性能。线程是一种提高操作系统性能的软件方法，但是其开销小于多进程。
• 每一个线程都存在一个特定的进程中。没有任何一个线程可存在于一个进程外。线程成功地被用于实现网络服务器和web服务器。

下图就是单进程单线程和单进程多线程示意图。

2，进程和线程的不同

3，线程的优点

• 线程降低了上下文切换的时间
• 多线程使得在进程中并发执行任务
• 有效的通信
• 线程的创建和切换上下文更加经济
• 线程使得多处理器架构伸缩性更高、更有效

4，线程的类别

• 用户级线程——用户管理的线程
• 内核级线程——操作系统管理线程

4.1 用户级线程

在这种情况下，线程管理内核没有意识到线程的存在。线程库包含了创建和销毁线程的代码，包含了在线程间传递消息和数据的代码，以及调度线程执行和保存、恢复线程上下文的代码。应用被一个线程启动。下图是该类线程的示意图。

4.1.1，优点

• 线程切换不需要内核模式权限
• 用户级线程可以在任何操作系统上运行
• 用户级线程可以快速创建和管理
• 根据应用特定需要允许进程选择线程调度算法

4.1.2，缺点

• 多线程程序没有利用多处理器的优势
• 在传统的操作系统中，大多数系统调用被阻塞

4.2，内核级线程

该线程被操作系统的内核管理，在应用程序中没有线程管理代码。线程的创建、调度、销毁等操作均由内核来管理。内核维护了进程上下文切换以及单个进程中线程间的上下文切换。

4.2.1，优点

• 内核可以同时调度同一进程的多个线程
• 如果一个线程被阻塞，内核可以调度另一个
• 内核本身就是多线程的

4.2.2，缺点

• 线程创建和管理速度慢
• 统一进程的线程间的控制传输需要内核的模式切换

5，多线程模型

一些操作系统提供了上述两种线程，比如Solaris系统。在混合操作系统中，同一程序中多个线程可以并行地运行于多个处理器上，一个阻塞的系统调用不会阻塞整个进程进行。多线程模型有三种。

• 多对多关系
• 多对一关系
• 一对一关系

5.1，多对多关系

多对多关系线程模型是任意数量N的用户线程到相等或者小于N的内核线程的多路复用。

下图显示了多对多线程模型，其中6个用户级线程与6个内核级线程进行多路复用。在此模型中，开发人员可以根据需要创建任意数量的用户线程，并且相应的内核线程可以在多处理器计算机上并行运行。此模型提供了并发的最佳准确性，当线程执行阻塞系统调用时，内核可以调度另一个线程来执行。

5.2，多对一关系

多对一模型将许多用户级线程映射到一个内核级线程。线程管理由在用户空间由线程库中完成。当线程进行阻塞系统调用时，整个进程将被阻止。 一次只有一个线程可以访问内核，因此多个线程无法在多处理器上并行运行。

如果用户级线程库在操作系统中以系统不支持它们的方式实现的，则内核线程使用多对一关系模式。

5.3，一对一关系

用户级线程与内核级线程之间存在一对一的关系。与多对一模型相比，此模型提供更多并发性。 当线程进行阻塞系统调用时，它还允许另一个线程运行。 它支持多个线程在微处理器上并行执行。

该模型的缺点是创建用户线程时需要相应的内核线程。 OS / 2，Windows NT和Windows 2000使用一对一的关系模型。