线程的概念

要理解线程的概念，我们先来分析一张图。

在这张图中，我们可以看到，有五个PCB共同指向一个虚拟地址空间，通过页表的映射，来读取一段相同内存中的代码和数据。这五个PCB共享那些代码和数据。我们可以让这五个进程同步地运行代码，但是为了提高效率，我们可以将这份共享资源分成五份，每个进程处理一部分，这样就缩短了运行周期，提高了效率。在这里，我们就可以将这五个PCB称为五个线程。

线程是在进程内部运行的执行流，每个进程都至少有执行线程。

进程是承担分配系统资源的基本实体；而线程是CPU调度的基本单位。

上面我们说过，多个线程共享进程数据，但是每个线程并不是完全相同的，它们也拥有一部分自己的数据，例如线程ID、调度优先级、信号屏蔽字，这是我们容易想到并理解的。但是还有两个数据是我们要重点关注的：一组寄存器和栈。一组寄存器保证了线程有自己独立的上下文数据，用来线程切换；而栈使得每个线程都有自己私有的栈结构用来保存临时数据。

多个线程共享进程数据，在同一地址空间中，因此代码和数据都是共享的，这个我们上面已经说过。如果定义一个函数，在各线程中都可以调用；如果定义一个全局变量，在各线程中均可访问到。除此之外，各线程还共享文件描述符表、每种信号的处理方式、当前工作目录、用户ID和组ID。由此我们还能够得出一个结论：文件描述符表是以进程为基本单位的。

• 进程和线程的关系如下图所示：

• 线程的优点：

    1.创建一个新线程的代价要比创建一个新进程小得多。

    2.与进程之间的切换相比，线程之间的切换需要操作系统做的工作要少得多。

    3.线程占用的资源要比进程少得多。

    4.能充分利用多处理器的可并行数量。

    5.在等待慢速I/O操作结束的同时，程序可执行其他的计算任务。

    6.计算密集型应用，为了能在多处理器系统上运行，将计算分解到多个线程中实现。

    7.I/O密集型应用，为了提高性能，将I/O操作重叠。线程可以同时等待不同的I/O操作。

• 线程的缺点：

    1.性能缺失：

            一个很少被外部事件阻塞的计算密集型线程往往无法与其他线程共享同一个处理器。如果计算密集型线程的数量比可用的处理器多，那么可能会有较大的性能损失，这里的性能损失指的是增加了额外的同步和调度开销，而可用的资源不变。

    2.健壮性降低：

            编写多线程需要更全面更深入的考虑，在一个多线程程序里，因时间分配上的细微偏差或者因共享了不该共享的变量而造成不良影响的可能性是很大的，换句话说线程之间是缺乏保护的。

    3.缺乏访问控制：

            进程是访问控制的基本粒度，在一个线程中调用某些OS函数会对整个进程造成影响。

    4.编程难度提高：

            编写与调试一个多线程程序比单线程程序困难得多。

    5.安全性低：

            当一个线程发生异常时，整个进程都会异常退出。