2.8　线程的实现

本节概览：先建立「线程的实现」的框架，再依次展开下列小节。

1. 线程的实现方式
2. 线程的实现
3. 线程的创建和终止

内核支持线程的优点

内核支持线程（KST）由内核创建、调度。这种实现常见有四条好处。

1. 多处理器上，内核可同时调度同一进程里的多个线程并行执行
2. 线程的数据结构和栈较小，切换较快、开销较小
3. 内核本身也可采用多线程，提高执行效率
4. 一个线程阻塞时，内核可调度同进程或其他进程的线程继续跑

用户级线程：优缺点

用户级线程（ULT）在用户空间实现，创建、撤销、同步通常不必陷入内核。优点和缺点要分开看。

组合方式 ULT/KST

有些系统把两种方式组合起来（ULT/KST）：内核管理若干内核线程，应用仍可自己建立、调度用户级线程，兼顾灵活与真正的并行。

在仅设置内核支持线程的 OS 中，一种可能的线程控制方法是：创建新进程时为它分配一个任务数据区 PTDA（Per Task Data Area），其中包含若干个线程控制块 TCB 空间。

此外还有两种支撑机制：运行时系统（Runtime System）和轻型进程 LWP（Light Weight Process）。

“运行时系统”实质上是用于管理和控制线程的函数(过程)的集合，其中包括用于创建和撤销线程的函数、线程同步和通信的函数，以及实现线程调度的函数等。正因为有这些函数，才能使用户级线程与内核无关。运行时系统中的所有函数都驻留在用户空间，并作为用户级线程与内核之间的接口。

运行时系统（Runtime System）。

又称为轻型进程LWP(Light Weight Process)。每一个进程都可拥有多个LWP，同用户级线程一样，每个LWP都有自己的数据结构(如TCB)，其中包括线程标识符、优先级、状态，另外还有栈和局部存储区等。LWP也可以共享进程所拥有的资源。LWP可通过系统调用来获得内核提供的服务。

应用程序启动时通常只有一个线程在执行，称为初始化线程，它主要用于创建新线程。

创建新线程时需调用线程创建函数（或系统调用），并提供指向线程主程序入口的指针、堆栈大小、调度优先级等参数；函数执行完后返回一个线程标识符供后续使用。

线程完成任务或在运行中出现异常时，由终止线程调用相应函数（或系统调用）对其执行终止操作；但有些线程（主要是系统线程）一旦建立便一直运行而不被终止。

在大多数 OS 中，线程被终止后并不立即释放所占资源，只有当进程中的其他线程执行了分离函数后，被终止线程才与资源分离，资源才能被其他线程利用。