2.1_6 线程的实现方式和多线程模型

文章目录

  • 2.1_6 线程的实现方式和多线程模型
    • (一)线程的实现方式
      • (1)用户级线程
      • (2)内核级线程
    • (二)多线程模型
      • (1)一对一模型
      • (2)多对一模型
      • (3)多对多模型
  • 总结

2.1_6 线程的实现方式和多线程模型

image-20240228153544303

(一)线程的实现方式

(1)用户级线程

  用户级线程(User-Level Thread,ULT)。

  历史背景:早期的操作系统(如:早期Unix)只支持进程,不支持线程。当时的“线程”是由线程库实现的。

  以进程的方式实现逻辑上的线程,线程其实就是进程中的一段代码逻辑。很多编程语言提供了强大的线程库,可以实现线程的创建、销毁、调度等功能。

image-20240228154226708

问题

  1.线程的管理工作由谁来完成?

  由于线程只是逻辑上的,实际上还是进程。因此“线程”的管理工作不是由操作系统完成的。是由线程库完成的。

  2.线程切换是否需要CPU变态?(用户态、内核态的转换)

  “线程”只是进程程序中的一段逻辑代码来实现的“逻辑上的线程”,“线程的切换”只是应用程序执行代码逻辑的一个过程(如下图所示),只是在用户态下就能进行进程的切换工作,并不需要操作系统的干涉。

image-20240228154757552

  3.操作系统是否能意识到用户级线程的存在?

  显然,操作系统只能意识到有这个进程的存在。而在这个进程内部,你的代码是如何通过逻辑代码实现“线程”的,操作系统是意识不到这些“线程”的存在的。

  这也是为什么它叫“用户级线程”,就是因为这种线程是只有用户能感受的到,而操作系统感知不到这种线程的存在。

优缺点

  优点:

  用户级线程的切换在用户空间即可完成,不需要切换到核心态,线程管理的系统开销小,效率高。

  缺点:

  1.当一个用户级线程被阻塞后,整个进程都会被阻塞,并发度不高。

  如下图,如果{处理视频聊天的代码;}被阻塞,那么后续的其他“用户级线程”都将得不到执行。

image-20240228155333881

  2.多个线程不可在多核处理机上并行运行。

  它只是逻辑上的线程,实际上还只是进程机制,因此CPU调度的基本单位仍然是进程。

(2)内核级线程

  内核级线程(Kernel-Level Thread,KLT),又称“内核支持的线程”。是从操作系统视角也可以感知到的线程。

  大多数现代操作系统都实现了内核级线程,如Windows、Linux。

  随着操作系统的发展,由操作系统支持的线程,就叫内核级线程。

image-20240228155812412

问题

  1.线程的管理工作由谁来完成?

  当然是由操作系统内核来完成。

  2.线程切换是否需要CPU变态?

  既然这些内核级线程是由操作系统管理的,那么它们之间的切换肯定是要由操作系统介入的。因此,在进行线程切换的时候,当然要由用户态转为内核态,在内核态下才能完成内核级线程的转换。

  3.操作系统是否能意识到内核级线程的存在?

  能。

优缺点

  优点:

  当一个线程被阻塞后,别的线程还可以继续执行,并发能力强。多线程可在多核处理机上并行执行。

  缺点:

  一个用户进程会占用多个内核级线程,线程切换由操作系统内核完成,需要切换到核心态,因此线程管理的成本高,开销大。

(二)多线程模型

  既然“用户级线程”和“内核级线程”都各有优缺点,那么我们不妨将二者结合起来,吸收两者各自的优点。

  例如,可以在内核级线程的机制下,仍然引入线程库,从而使得多个用户级线程映射到一个内核级线程上。

  而映射的方式也不只此一种。根据映射关系不同,可以分为几种模型。

  在支持内核级线程的系统中,根据用户级线程和内核级线程的映射关系,可以划分为几种多线程模型。

(1)一对一模型

  一个用户级线程映射到一个内核级线程。每个用户进程有与用户级线程同数量的内核级线程。

image-20240228160857995

  优点:当一个线程被阻塞后,别的线程还可以继续执行,并发能力强。多线程可在多核处理机上并行执行。(因为线程是处理机分配的最小单位)

  缺点:一个用户进程会占用多个内核级线程,线程切换由操作系统内核完成,需要切换到核心态,因此线程管理的成本高,开销大。(只要涉及CPU频繁变态,开销就比较大)

(2)多对一模型

  多个用户级线程映射到一个内核级线程。且一个进程只被分配一个内核级线程。

image-20240228162035624

  如果是这种模型,其实就已经退化到纯粹的“用户级线程”那种实现模式了。

  优点:用户级线程的切换在用户空间即可完成,不需要切换到核心态,线程管理的系统开销小,效率高。

  缺点:当一个用户级线程被阻塞后,整个进程都会被阻塞,并发度不高。多个线程不可在多核处理机上并行运行。

注意

  既然有“内核级线程”的存在,那么在这种模式下,处理机分配的最小单位就是“内核级线程”。同时,操作系统的视角也只能感知到“内核级线程”。对于“用户级线程”,并不是处理机分配的单位,操作系统也感知不到。

(3)多对多模型

  n个用户级线程映射到m个内核级线程( n ≥ m n≥m nm)。

  每个用户进程对应m个内核级线程。

image-20240228162642427

  它克服了多对一模型并发度不高的缺点(一个阻塞,全体阻塞)。

  它又克服了一对一模型中一个用户进程占用太多内核级进程,开销太大的缺点。

可以这样理解:

  用户级线程是“代码逻辑”的载体。

  内核级线程是“运行机会”的载体。

  内核级线程才是处理机分配的单位。例如:多核CPU环境下,上图这个进程最多能被分配两个核。

  一段“代码逻辑”只有获得了“运行机会”,才能被CPU执行。

  内核级线程中可以运行任意一个有映射关系的用户级线程代码,只有两个内核级线程中正在运行的代码逻辑都阻塞时,这个进程才会阻塞。

  这可以让我们的线程管理有更多的灵活性,例如上图中,如果某一时间段,“视频聊天”需要耗费比较多的系统资源的话,那么我们可以让左边那个内核级线程专门来执行“视频聊天”的功能,而右边那个内核级线程可以让它并发执行“文字聊天”、“文件传输”的功能。如果过了一会儿,“文件传输”需要耗费较多系统资源,则同理。

总结

image-20240228163520455

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/414620.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

stable diffusion webUI之赛博菩萨【秋葉】——工具包新手安裝与使用教程

stable diffusion webUI之赛博菩萨【秋葉】——工具包新手安裝与使用教程 AI浪潮袭来,还是学习学习为妙赛博菩萨【秋葉】简介——(葉ye,四声,同叶)A绘世启动器.exe(sd-webui-aki-v4.6.x)工具包安…

VirtualBox虚拟机配置双网卡

安装完后Linux后。下一步需要设置Linux的网络。为了便于学习测试,通常我们需要虚拟机能通宿主机和外网。类似达到下面的效果。虚拟机跟宿主本机和外网,及另外一台同网段的虚拟机也是相通 解决思路是-->配置双网卡,网卡1使用NAT网络模式&a…

vue组件中data为什么必须是一个函数

查看本专栏目录 关于作者 还是大剑师兰特:曾是美国某知名大学计算机专业研究生,现为航空航海领域高级前端工程师;CSDN知名博主,GIS领域优质创作者,深耕openlayers、leaflet、mapbox、cesium,canvas&#x…

fiddler抓包工具使用(一)

一、fiddler简介 1. 简介 fiddler是一款强大的抓包工具,它的原理以web代理服务器的形式进行工作fiddler是好用的web调试工具之一 能记录所有客户端和服务器的http和https请求修改输入、输出数据包数据允许监视设置断点弱网测试 2. 工作原理 代理就是在客户端和服…

QT C++实战:实现用户登录页面及多个界面跳转

主要思路 一个登录界面,以管理员Or普通用户登录管理员:一个管理员的操作界面,可以把数据录入到数据库中。有返回登陆按钮,可以选择重新登陆(管理员Or普通用户普通用户:一个主界面,负责展示视频…

java动态代理面试题,java反射原理面试题

01 并发宝典:面试专题 面试专题分为四个部分,分别如下 Synchronized 相关问题 可重入锁 ReentrantLock 及其他显式锁相关问题 Java 线程池相关问题 Java 内存模型相关问题 1.1 Synchronized 相关问题(这里整理了八问) 问题一…

揭示预处理中的秘密!(二)

目录 ​编辑 1. #运算符 2. ##运算符 3. 命名约定 4. #undef 5. 命令行定义 6. 条件编译 7. 头文件的被包含的方式 8.嵌套文件包含 9. 其他预处理指令 10. 完结散花 悟已往之不谏,知来者犹可追 …

【Go-Zero】测试API查询信息无法返回数据库信息与api、rpc文件编写规范

【Go-Zero】测试API查询信息无法返回数据库信息与api、rpc文件编写规范 大家好 我是寸铁👊 总结了一篇测试API查询信息无法返回数据库信息与api、rpc文件编写规范的文章✨ 喜欢的小伙伴可以点点关注 💝 问题背景 大家好,我是寸铁&#xff01…

C++——基础语法(2):函数重载、引用

4. 函数重载 函数重载就是同一个函数名可以重复被定义,即允许定义相同函数名的函数。但是相同名字的函数怎么在使用的时候进行区分呢?所以同一个函数名的函数之间肯定是要存在不同点的,除了函数名外,还有返回类型和参数两部分可以…

前后端项目-part03

文章目录 5.4.4 机构名称5.4.4.1 创建实体类Company5.4.4.2 创建实体类CompanyMapper5.4.4.3 创建实体类CompanyService5.4.4.4 创建实体类CompanyController5.4.4.5 后端测试5.4.4.6 修改basic.js5.4.4.7 修改course.vue5.4.4.8 测试5.4.5 课程标签5.4.5.1 效果5.4.5.2 修改co…

golang学习5,glang的web的restful接口

1. //返回json r.GET("/getJson", controller.GetUserInfo) package mainimport (/*"net/http"*/"gin/src/main/controller""github.com/gin-gonic/gin" )func main() {r : gin.Default()r.GET("/get", func(ctx *…

【Linux系统化学习】信号概念和信号的产生

目录 信号的概念 从生活中的例子中感知信号 前台进程和后台进程 前台进程 后台进程 操作系统如何知道用户向键盘写入数据了? 进程如何得知自己收到了信号? 信号捕捉 signal函数 Core Dump(核心转储) 信号产生的方式 通…

如何选择合适的汽车芯片ERP系统?

随着汽车产业的飞速发展,汽车芯片作为关键组件,其管理变得愈发重要。为了高效管理汽车芯片的生产、销售、库存等各个环节,许多企业开始引入汽车芯片ERP(企业资源规划)系统。那么,如何选择合适的汽车芯片ERP系统呢? 明确需求是关键…

react-JSX基本使用

1.目标 能够知道什么是JSX 能够使用JSX创建React元素 能够在JSX中使用JS表达式 能够使用JSX的条件渲染和列表渲染 能够给JSX添加样式 2.目录 JSX的基本使用 JSX中使用JS表达式 JSX的条件渲染 JSX的列表渲染 JSX的样式处理 3.JSX的基本使用 3.1 createElement()的问题 A. …

小红书3C家电行业种草营销策略打法,纯干货

小红书作为国内种草营销的鼻祖,拥有庞大的年轻用户群体,特别是在3C家电行业,小红书的种草营销效应更是明显。据相关数据显示,小红书3C家电行业的用户关注度持续攀升,尤其是90后和00后,他们对新鲜事物的接受…

C# 学习第四弹——字符串

一、char类型的使用 字符使用单引号,单个字符 转义字符是一种特殊的字符变量,以反斜线开头,后跟一个或多个字符。 输出多级目录可以使用 二、字符串的声明和初始化 1、引用字符串常量 引用字符串常量初始化——字符使用单引号&#xff0…

基于springboot+vue的学科平台系统(前后端分离)

博主主页:猫头鹰源码 博主简介:Java领域优质创作者、CSDN博客专家、阿里云专家博主、公司架构师、全网粉丝5万、专注Java技术领域和毕业设计项目实战,欢迎高校老师\讲师\同行交流合作 ​主要内容:毕业设计(Javaweb项目|小程序|Pyt…

幻兽帕鲁(Palworld 1.4.11.5.0)私有服务器搭建(docker版)

文章目录 说明客户端安装服务器部署1Panel安装和配置docker服务初始化设置设置开机自启动设置镜像加速 游戏服务端部署游戏服务端参数可视化配置 Palworld连接服务器问题总结 服务端升级(1.5.0) 说明 服务器硬件要求:Linux系统/Window系统&a…

数据中台:数字中国战略关键技术设施

目录 前言 为何要建设数据中台 数据中台建设痛点 数据中台学习资料 聚焦前沿,方法论体系更新 与时俱进,紧跟时代热点 深入6大行业,提炼实践精华 大咖推荐,数字化转型必备案头书 前言 在数字中国这一国家战略的牵引下&…

谷歌seo推广好还是竞价排名好?

事实上seo跟sem竞价并没有任何冲突,也并没有哪个更好的说法,关键在于理解它们各自的优势与局限性,并根据你的业务,预算来配合 Seo推广的优势在于成本,只要你的网站在搜索结果获得高排名,就能有源源不断的点…