六、线程

6.1 线程的引入

引入理由

• 应用的需要
• 开销的考虑
• 性能的考虑

6.1.1 应用的需要

我们看一个例子，一个web服务器的工作方式

• 从客户端接收网页请求
• 从磁盘上检索相关的网页，读入内存（此时进程是停止的，直到读取完毕）
• 将网页返回给对应的客户端

可以看到每次从磁盘读取的时候进程都是暂停的，这样会导致性能低下

那如何提高服务器的工作效率？通常情况下是使用网页缓存

在

没有线程情况下的两种解决方案

• 一个服务进程undefined这种情况下也是一种顺序编程，虽然采用了缓存机制，但是性能同样不高。而如果设置多个进程，这多个进程之间又是相互独立的，有独立的地址空间，所以不能共享信息
• 有限状态机undefined这种方式编程模型复杂，采用非阻塞的I/O

多线程的解决方式

**说明：**这是一个多线程的web服务器的工作方式，首先读取客户端的请求，之后由分派线程将各个任务分派给工作线程，这里还是采用了网页缓存

于是我们可以看到一个web服务器的实现有三种方式：

6.1.2 开销的考虑

6.1.3 性能的考虑

如果有多个处理器的话，一个进程就会有多个线程同时在执行了，这样可以极大的提高运行性能

6.2 线程的基本概念

线程的属性

• 有标识符ID
• 有状态及状态转换-->需要提供一些操作
• 不运行时需要保存的上下文（程序计数器等寄存器）
• 有自己的栈和栈指针
• 共享所在进程的地址空间和其他资源
• 创建、撤销另一个线程（程序开始是以一个单线程方式运行的）

6.3 线程机制的实现

一般有三种实现机制

• 用户级线程
• 核心级线程
• 混合（两者结合）方法6.3.1 用户级线程

说明：线程是由运行时系统管理的，在内核中只有进程表。典型例子就是UNIXundefinedPOSIX线程库–PTHREAD

优点

• 线程切换快
• 调度算法是应用程序特定的
• 用户级线程可运行在任何操作系统上（只需要实现线程库）

缺点

• 内核只将处理器分配给进程，同一进程中的两个线程不能同时运行于两个处理器上
• 大多数系统调用是阻塞的，因此，由于内核阻塞进程，故进程中所有线程也被阻塞。（可以在调用之前判断进行解决，如果是阻塞线程，那么就换其他线程）6.3.2 核心级线程

• 线程创建在用户空间完成
• 线程调度等在核心态完成
• 例子如Solaris操作系统

6.4 线程状态(Java)

0)新建：创建后尚未启动的线程处于这种状态。

1)运行：包括了 OS 中 Running 和 Ready 状态，也就是处于此状态的线程可能正在运行，也可能正在等待 cpu 为它分配执行时间

2)无限期等待:处于这种状态的线程不会被分配 cpu 执行时间,要等待其他线程显示唤醒。以下方法会让线程进入无限期等待 ：

• 没有设置 timeout 的 object.wait()
• 没有设置 timeout 参数的 Thread.join()
• LockSupport.park()

3)有限期的等待：处于这种状态的线程也不会被分配 cpu 执行时间，不过无需等待被其他线程显示唤醒，而是在一定时间后，他们会由 OS 自动唤醒 1.设置了 timeout 的 object.wait() 方法 2. 设置了 timeout 参数的 Thread.join() 3.LockSupport.parkNanos()

4.LockSupport.parkUnit()

4） 阻塞:与"等待"的区别：

• 阻塞态在等待获取一个排它锁，这个事件将在另外一个线程放弃这个锁的时候发生
• 等待状态在等待一段时间或者唤醒动作。

5)结束：已终止线程的线程状态，线程已经结束执行。 进程的通信类型

• 共享存储器、管道、客户机-服务器系统（socket）
• 直接通信、间接通信（信箱）