Linux线程（一）基本概念

基本概念

• 进程：资源管理的最小单位
• 线程：程序执行的最小单位

每个进程拥有自己的数据段、代码段和堆栈段。

线程通常叫做轻型的进程，包含独立的栈和CPU寄存器状态。线程是进程的一条执行路径，每个线程共享其所附属进程的所有资源。

线程和进程比起来很小，相对来说线程花费更少的CPU资源。

更形象一点：

• 进程是资源的管理单位
  • 进程就像一个工厂，里面有自己的设备（CPU、内存、文件、网络连接等）
  • 每个工厂（进程）都是独立的，工厂之间不能直接共享设备（但可以通过通信合作）
• 线程是执行的基本单位
  • 线程就像工人，他们在工厂（进程）里面工作，负责具体的任务
  • 一个工厂（进程）可以有多个工人（线程），他们一起工作，提高效率
• 线程共享进程资源
  • 工厂里的工人（线程）共用工厂的资源，比如机器（内存、文件、网络等）
  • 但工人们有自己的工作台（栈），不会互相干扰自己的操作步骤
• 进程之间是隔离的，线程之间是共享的
  • 两个工厂（进程）不能随便使用对方的设备（资源隔离）
  • 但同一个工厂里的工人（线程）可以直接使用工厂的设备（共享资源）

多线程适合任务紧密相关，共享数据的场景；多进程适合任务独立，互不干扰的场景。

ULT和KLT

• 用户级线程（User-Level Thread, ULT）
• 内核级线程（Kernel-Level Thread, KLT）

用户级线程是完全由用户态的线程库管理，操作系统内核并不知道这些线程的存在。

• 线程管理由用户程序自己负责（就像选手自己决定何时跑、休息）
• 切换线程时不需要内核介入，上下文切换更快
• 如果一个线程阻塞，整个进程都会挂起（一个选手倒下，整个队伍都停下）
• 适合轻量级任务，但不适合I/O密集型任务

内核级线程是由操作系统内核管理的线程，切换线程由内核调度器负责。

• 内核知道所有线程的存在，并负责调度（裁判决定选手何时跑）
• 一个线程阻塞不会影响整个进程（一个选手休息，其他人还能继续跑）
• 线程切换涉及内核态和用户态切换，开销较大
• 适合多核CPU调度、多线程并发任务，如 I/O 密集型任务