线程(英語:thread)在计算机科学中,是将进程划分为两个或多个线程(实例)或子进程,由单处理器(单线程)或多处理器(多线程)或多核处理系统并发执行。
「线程」的各地常用名稱 | |
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中国大陸 | 线程 |
臺灣 | 執行緒 |
港澳 | 線程 |
狀態
執行緒有四種基本狀態,分別為:
- 產生(spawn)
- 阻塞(block)
- 非阻塞(unblock)
- 結束(finish)
线程包含要素
- 线程内核对象(thread kernel object)
- 线程环境块(thread environment block, TEB)
- 用户模式栈(user-mode stack)(unblock)
- 内核模式栈(kernal-mode stack)(thread environment block, TEB)
- DLL线程连接(attach)和线程分离(detach)通知(kernal-mode stack)
不同平台的线程
SUN Solaris操作系统使用的线程叫做UNIX International线程,支持内核线程、轻权进程和用户线程。一个进程可有大量用户线程;大量用户线程复用少量的轻权进程,轻权进程与内核线程一一对应。用户级线程在调用核心服务时(如文件读写),需要“捆绑(bound)”在一个LWP上。永久捆绑(一个LWP固定被一个用户级线程占用,该LWP移到LWP池之外)和临时捆绑(从LWP池中临时分配一个未被占用的LWP)。在调用系统服务时,如果所有LWP已被其他用户级线程所占用(捆绑),则该线程阻塞直到有可用的LWP。如果LWP执行系统线程时阻塞(如read()
调用),则当前捆绑在LWP上的用户级线程也阻塞。
UNIX International线程的头文件是<thread.h>
。[1]
int thr_create(void * stack_base, size_t stack_size, void *(*start_routine,void *), void * arg, long flags, thread_t * new_thr);
其中flags包括:THR_BOUND(永久捆绑), THR_NEW_LWP(创建新LWP放入LWP池),若两者同时指定则创建两个新LWP,一个永久捆绑而另一个放入LWP池。
int thr_join(thread_t wait_for, thread_t *dead, void **status);
int thr_suspend(thread_t thr);
int thr_continue(thread_t thr);
void thr_exit(void *status);
thread_t thr_self( void );
POSIX线程(POSIX threads),简称Pthreads,是线程的POSIX标准。该标准定义了创建和操纵线程的一整套API。在类Unix操作系统(Unix、Linux、Mac OS X等)中,都使用Pthreads作为操作系统的线程[2][3][4]。Windows操作系统也有其移植版pthreads-win32[5]。
int pthread_create(pthread_t * thread, const pthread_attr_t * attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg);
int pthread_join(pthread_t thread, void ** retval);
void pthread_exit(void *retval);
pthread_t pthread_self(void);
int pthread_cancel(pthread_t thread);
Win32线程是Windows API的一部分,上下文包括:寄存器、核心栈、线程环境块和用户栈。
Win32线程的头文件是<Windows.h>
,仅适用于Windows操作系统。[8]
HANDLE WINAPI CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, SIZE_T dwStackSize, LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParameter, DWORD dwCreationFlags, LPDWORD lpThreadId);
VOID WINAPI ExitThread(DWORD dwExitCode);
DWORD WINAPI SuspendThread( HANDLE hThread );
DWORD WINAPI ResumeThread(HANDLE hThread);
DWORD WINAPI WaitForSingleObject(HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds);
DWORD WINAPI GetCurrentThreadId(void);
HANDLE WINAPI GetCurrentThread(void);
跨平台的线程
2011年8月12日,国际标准化组织(ISO)发布了第三个C++标准,即ISO/IEC 14882:2011,简称ISO C++ 11标准。该标准第一次把线程的概念引入C++标准库。Windows平台运行的VS2012和Linux平台运行的g++4.7,都完美支持C++11线程。
C++ 11线程的头文件是<thread>
。[9]
std::thread::thread(Function&& f, Args&&... args);
std::thread::join();
std::thread::detach();
std::thread::swap(thread& other);
2011年12月8日,国际标准化组织(ISO)发布了第三个C语言标准,即ISO 9899:2011,简称ISO C 11标准。该标准第一次把线程的概念引入C语言标准库。
C11线程仅仅是个“建议标准”,也就是说100%遵守C11标准的C编译器是可以不支持C11线程的。根据C11标准的规定,只要编译器预定义了 __STDC_NO_THREADS__(C11),就可以没有<threads.h>
头文件,自然也就也没有下列函数。
C11线程的头文件是<threads.h>
。[10]
int thrd_create(thrd_t *thr, thrd_start_t func, void *arg);
_Noreturn void thrd_exit( int res );
int thrd_join(thrd_t thr, int *res);
thrd_t thrd_current();
- 最简单的情况是,Thread/Runnable的
run()
方法运行完毕,自行终止。 - 对于更复杂的情况,比如有循环,则可以增加终止标记变量和任务终止的检查点。
- 最常见的情况,也是为了解决阻塞不能执行检查点的问题,用中断来结束线程,但中断只是请求,并不能完全保证线程被终止,需要执行线程协同处理。
- IO阻塞和等锁情况下需要通过特殊方式进行处理。
- 使用Future类的
cancel()
方法调用。 - 调用线程池执行器的
shutdown()
和shutdownNow()
方法。 - 守护线程会在非守护线程都结束时自动终止。
- Thread有
stop()
方法,但已不推荐使用。
参见
参考资料
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