No.1

執(zhí)行流

這里先說(shuō)一說(shuō)執(zhí)行流，有助于線程的理解。

程序計(jì)數(shù)器中的下一條指令地址組成的軌跡稱(chēng)為程序的執(zhí)行流。執(zhí)行流是邏輯上獨(dú)立的指令區(qū)域，是人為給處理器安排的處理單元。指令指導(dǎo)處理器的執(zhí)行方向，從處理器的角度看，執(zhí)行的指令形成一條路徑，稱(chēng)為執(zhí)行流。執(zhí)行流可大可小，可以是整個(gè)程序文件，也可以是一個(gè)函數(shù)。

一個(gè)代碼段想要突然去執(zhí)行另外一個(gè)代碼段的指令，比如call指令或者因中斷去執(zhí)行中斷處理程序，只要先將調(diào)用前或中斷前的上下文環(huán)境保存好就可以在iret或中斷返回后繼續(xù)執(zhí)行原代碼段的指令。所以說(shuō)當(dāng)我們?yōu)槿魏我欢沃噶钐峁┧枰纳舷挛沫h(huán)境，那么這段指令就可以在獨(dú)立的上CPU運(yùn)行，也就是說(shuō)這段指令成為了一個(gè)單獨(dú)的執(zhí)行流。這里說(shuō)的上下文環(huán)境指的是指令所使用的寄存器映像、棧、內(nèi)存等資源?？梢元?dú)立在CPU上運(yùn)行的代碼段，哪怕被中斷也可以返回繼續(xù)執(zhí)行，因?yàn)樗枰馁Y源得到了維護(hù)。

在任務(wù)調(diào)度器的眼里，執(zhí)行流是調(diào)度單元，即處理器上運(yùn)行的每個(gè)任務(wù)都是調(diào)度器分配的執(zhí)行流。換句話(huà)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度，就是換不同的執(zhí)行流在CPU上運(yùn)行。我們要說(shuō)的線程就是一個(gè)執(zhí)行流。進(jìn)程和線程有很多相似的地方，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程中只有一個(gè)線程時(shí)，我們稱(chēng)之為單線程進(jìn)程，它比線程就只多了處理的資源。我們可以認(rèn)為線程和進(jìn)程都是由執(zhí)行流實(shí)現(xiàn)的。

No.2

線程

回想創(chuàng)建線程的過(guò)程，我們先聲明并定義一個(gè)函數(shù)作為線程的處理函數(shù)，該函數(shù)的返回值為void*參數(shù)也是void*，然后調(diào)用pthread_create（）函數(shù)創(chuàng)建線程。可以理解為線程就是去執(zhí)行一個(gè)函數(shù)，但線程和普通的函數(shù)的區(qū)別在于線程擁有獨(dú)立的上下文環(huán)境成為了獨(dú)立的執(zhí)行流，也就成為了獨(dú)立的調(diào)度單元，可以獨(dú)立在CPU上運(yùn)行。在一般的函數(shù)調(diào)用中，函數(shù)隨著程序的執(zhí)行流被順便執(zhí)行。給每個(gè)執(zhí)行流分配的時(shí)間是有限的，一個(gè)普通函數(shù)要等到該它運(yùn)行的時(shí)候才可以在CPU上運(yùn)行，前面有再多的函數(shù)它都要等著，還沒(méi)有到它運(yùn)行的時(shí)候可能該執(zhí)行流就被換下CPU了。而線程則因?yàn)槌闪藛为?dú)的執(zhí)行流，可以獨(dú)自享用分配的CPU時(shí)間，這才是線程真正優(yōu)勢(shì)的地方。

只有理解了線程的優(yōu)勢(shì)，在使用線程的時(shí)候才能恰到好處，現(xiàn)在再回想自己寫(xiě)的多線程程序是否真的需要使用多線程。將要處理的單獨(dú)一類(lèi)事件放在一個(gè)執(zhí)行流等待就好了，沒(méi)有必要寫(xiě)成多線程，在調(diào)度器調(diào)度的時(shí)候反而會(huì)花費(fèi)額外的時(shí)間。

線程是一套機(jī)制，給一段代碼塊構(gòu)建它依賴(lài)的上下文環(huán)境，從而讓代碼塊稱(chēng)為單獨(dú)的執(zhí)行流，也就成為了調(diào)度器的調(diào)度單元可以直接在CPU運(yùn)行。

線程中調(diào)用的函數(shù)讓所運(yùn)行的函數(shù)以調(diào)度單元的身份獨(dú)立運(yùn)行在CPU上，當(dāng)函數(shù)運(yùn)行時(shí)，可以讓程序中多個(gè)函數(shù)（執(zhí)行流）以偽并行的方式運(yùn)行，為程序提速。

No.3

線程與進(jìn)程

進(jìn)程是運(yùn)行中的程序。對(duì)于處理器來(lái)說(shuō)，進(jìn)程是執(zhí)行流的集合，至少包含一個(gè)執(zhí)行流，執(zhí)行流之間相互獨(dú)立，但它們共享進(jìn)程的所有資源。

在Linux早期版本（Linux 0.11），其中并沒(méi)有操作系統(tǒng)書(shū)籍說(shuō)到的有關(guān)線程的代碼，比如thread_info結(jié)構(gòu)體和創(chuàng)建線程的函數(shù)。那時(shí)CPU調(diào)度的單元是進(jìn)程，進(jìn)程就是各個(gè)執(zhí)行流（調(diào)度單元），這里想說(shuō)明的是進(jìn)程和線程都是概念上的。在線程出現(xiàn)之前依然能夠?qū)崿F(xiàn)并發(fā)處理，線程在進(jìn)程的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了二次并發(fā)，目的是提高效率。進(jìn)程與線程的區(qū)別，一個(gè)是上面所說(shuō)的進(jìn)程中可以有多個(gè)線程。第二個(gè)就是線程沒(méi)有自己的資源，沒(méi)有自己的地址空間，必須要依附于進(jìn)程的地址空間中才可以運(yùn)行。

No.4

進(jìn)程線程的狀態(tài)

上面說(shuō)了進(jìn)程和線程是概念上的，真正實(shí)現(xiàn)時(shí)都是人為創(chuàng)造的代碼塊，因此執(zhí)行流的狀態(tài)也是人為劃分的。比如因?yàn)橛械木€程在讀寫(xiě)磁盤(pán)時(shí)需要等待，那么就需要該線程為阻塞狀態(tài)，當(dāng)線程可以上CPU運(yùn)行時(shí)該線程就叫就緒態(tài)，在CPU運(yùn)行時(shí)就稱(chēng)為運(yùn)行態(tài)。在有其他需求的時(shí)候可能還會(huì)由別的狀態(tài)出現(xiàn)，只要合理就可以，說(shuō)明狀態(tài)都是因?yàn)槟撤N需求而出現(xiàn)的，然后當(dāng)狀態(tài)滿(mǎn)足后就說(shuō)明線程符合了某些條件，比如線程由阻塞態(tài)變?yōu)榫途w態(tài)說(shuō)明現(xiàn)在線程可能正在等待的資源已經(jīng)等到了可以上CPU運(yùn)行了。

No.5

程序控制塊PCB

PCB（Process Control Block）是進(jìn)程的身份證，記錄了與進(jìn)程相關(guān)的所有信息，比如進(jìn)程狀態(tài)、PID、優(yōu)先級(jí)等。每個(gè)進(jìn)程都有自己的一個(gè)PCB。所有PCB放到一張表格中維護(hù)，就是進(jìn)程表，調(diào)度器根據(jù)這張表選擇上處理器運(yùn)行的進(jìn)程。PCB的內(nèi)容取決于操作系統(tǒng)功能的復(fù)雜程度。PCB可以確定處理器要執(zhí)行的任務(wù)，記錄程序運(yùn)行時(shí)所需要的數(shù)據(jù)資源、給任務(wù)分配的時(shí)間大小、上下文信息的存儲(chǔ)地址、進(jìn)程狀態(tài)、進(jìn)程地址空間等信息。