Threads线程
第五章 Threads线程
Applied Operating System Concepts
5.9
One-to-one Model一对一模型
Applied Operating System Concepts
5.10
Many-to-many Model多对多模型
Applied Operating System Concepts
Applied Operating System Concepts
5.16
The Runnable Interface 可运行接口
public interface Runnable { public abstract void run();
}
Applied Operating System Concepts
Producer producerThread = new Producer(mailBox);
Consumer consumerThread = new Consumer(mailBox); producerThread.start();
consumerThread.start();
} public static void main(String args[]) { Server server = new Server();
Applied Operating System Concepts
5.4
Kernel Threads 内核线程
• •
Supported by the Kernel 由内核支持 Examples例子 - Windows 95/98/NT - Solaris - Digital UNIX
Applied Operating System Concepts
java虚拟线程完整用法
java虚拟线程完整用法Java虚拟线程（Java Virtual Threads）是Java平台的一项新特性，旨在提高应用程序的性能和可伸缩性。
它是Java虚拟机（JVM）中的一种轻量级线程模型，通过将线程的创建和调度责任交给开发人员，实现对线程的更细粒度控制。
本文将详细介绍Java虚拟线程的完整用法，并通过一步一步的回答来解释。
1. 什么是Java虚拟线程？Java虚拟线程是一种轻量级的线程模型，旨在提高应用程序的性能和可伸缩性。
它是Java虚拟机中的一种线程实现方式，与传统的操作系统线程（OS Thread）不同。
虚拟线程不依赖于操作系统的线程调度器，而是由开发人员在代码中实现。
2. 如何创建Java虚拟线程？在Java虚拟线程中，线程的创建方式有所不同。
传统的Thread类不再用于创建线程，而是引入了一个新的接口，即ThreadScopedRunnable接口。
开发人员需要实现这个接口，并在其中定义线程的执行逻辑。
通过调用ThreadScopedRunnable接口的run方法，可以启动虚拟线程。
例如，我们可以创建一个实现了ThreadScopedRunnable接口的类：javapublic class MyThread implements ThreadScopedRunnable { Overridepublic void run() {执行线程的逻辑System.out.println("Hello, virtual thread!");}}然后，通过VirtualThread.startVirtualThread方法启动虚拟线程：javaVirtualThread.startVirtualThread(new MyThread());3. 虚拟线程的调度机制是什么？Java虚拟线程的调度机制由开发人员负责实现。
可以在代码中使用一个新的调度器类VirtualThreadScheduler来管理虚拟线程的调度。
gdb查看线程的方法
gdb查看线程的方法
在使用gdb调试多线程程序时，需要了解如何查看线程的信息。
以下是几种查看线程的方法：
1. info threads
在gdb命令行中输入“info threads”可以查看当前所有线程的信息。
这个命令会列出每个线程的id、状态、所在函数、栈地址等信息。
2. thread id
如果想查看特定线程的信息，可以使用“thread id”命令。
其中id 是线程的id号。
输入这个命令后，gdb会切换到指定的线程并显示其信息。
可以使用“info locals”和“backtrace”等命令查看该线程的局部变量和调用栈信息。
3. set scheduler-locking on/off
如果在gdb中不想看到其他线程切换的信息，可以使用“set scheduler-locking on”命令。
这个命令会把其他线程锁住，只保留当前线程的信息。
如果需要解锁，可以使用“set scheduler-locking off”命令。
4. set follow-fork-mode parent
如果程序中有fork()函数，可以使用“set follow-fork-mode parent”命令让gdb跟踪父进程和子进程的所有线程。
否则，gdb只会跟踪父进程的线程。
以上是几种查看线程信息的方法。
使用这些方法可以更方便地调试多线程程序。
创建线程的三种方法
创建线程的三种方法随着现代计算机技术的发展，多线程程序越来越受到重视。
这些程序对系统资源的访问和使用是有效的，从而提高了整个系统的性能。
一般来说，创建线程的方法有三种：创建Thread类的实例，实现Runnable接口，以及使用ExecutorService。
本文将详细介绍其中的三种方法。
第一种方法就是创建Thread类的实例，也就是利用Thread类来创建线程。
实际上，Thread类是实现多线程的一种重要核心类，它封装了线程的属性以及操作线程的方法。
要使用Thread类，需要重写其run()方法，并通过start()方法来启动指定的线程。
第二种方法是实现Runnable接口。
Runnable接口是抽象类，它实现了Runnable接口，该接口有一个run()方法，该方法就是实现多线程的主要入口。
实现Runnable接口的类可以被Thread对象接收，Thread对象可以调用run()方法，从而实现多线程。
实现Runnable接口的类可以被Thread继承，但是run()方法是在Thread类中实现的。
第三种方法是使用ExecutorService。
ExecutorService是一种Java框架，它提供了创建、管理以及关闭线程的能力。
它的主要功能是自动执行线程，即在程序中启动新的线程并且自动完成线程的管理。
ExecutorService的优势在于可以完全控制程序里的线程，比如线程的数量、分配现有线程的任务、以及等待线程的完成情况等等。
总之，在Java中，可以通过三种方法来创建线程，即创建Thread类的实例，实现Runnable接口，以及使用ExecutorService。
这三种方法各有特色，分别为开发者提供了不同的解决方案，是多线程开发的核心手段。
当程序较为复杂时，开发者可以结合实际情况，选择最合适的方法来实现最高效的多线程模式。
threads 原理
threads 原理Threads是操作系统中的一个重要概念，它是进程中的执行单元，每个进程可以拥有多个线程。
在本文中，我们将深入探讨threads 的原理及其在操作系统中的应用。
让我们来了解一下threads的基本概念。
线程是进程的一部分，它与进程共享内存空间和其他资源，但拥有独立的执行流。
每个线程都有自己的程序计数器、栈和寄存器等上下文信息。
与进程相比，线程的创建、切换和销毁的开销更小，因此可以更高效地利用计算资源。
线程之间的切换是由操作系统内核负责调度的。
操作系统通过分时复用技术，将处理器的时间片分配给不同的线程，从而实现多个线程的并发执行。
在多核处理器系统中，多个线程可以同时运行在不同的处理器上，从而进一步提高系统的并发性能。
线程的原理主要体现在以下几个方面：1. 线程的创建和销毁：线程的创建是通过调用操作系统的相关系统调用来完成的。
在创建线程时，操作系统会为线程分配独立的栈空间，并初始化线程的上下文信息。
线程的销毁是通过调用操作系统的系统调用来实现的，操作系统会回收线程的资源，并将执行权交给其他线程。
2. 线程的调度：线程的调度是操作系统的核心功能之一。
操作系统根据线程的优先级、调度策略和系统负载等因素来确定线程的执行顺序。
在多线程程序中，线程的执行顺序是不确定的，操作系统会根据实际情况进行动态调整。
3. 线程的同步与通信：线程之间的同步和通信是多线程编程中的重要问题。
线程之间可以通过共享内存来进行数据的交换和共享。
为了保证数据的一致性，需要使用同步机制来控制对共享资源的访问。
常用的同步机制包括互斥锁、条件变量、信号量等。
4. 线程的并发与并行：线程的并发指的是多个线程在同一时间段内执行，通过时间片轮转等调度算法实现。
线程的并行指的是多个线程在多个处理器上同时执行，通过多核处理器等硬件设备实现。
并发和并行是提高系统性能和吞吐量的重要手段。
在操作系统中，线程的应用非常广泛。
首先，线程可以用于改善程序的响应速度。
threads原理
threads原理线程（Thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。
在计算机中，每个程序至少有一个线程，而且是默认的主线程。
线程是进程中的实际运算单位，线程的执行包括线程的创建、运行和结束等过程。
线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。
线程的原理是基于操作系统的多任务处理机制。
在单核处理器中，线程是通过操作系统的时间切片功能来实现多个线程之间的切换。
在多核处理器中，线程可以直接在多个CPU核心上运行，实现真正的并行处理。
线程的创建是通过在程序中调用创建线程的函数来实现的。
在许多编程语言中，都有创建线程的相关函数或类，例如Java中的Thread类，C++中的std::thread类等。
通过调用这些函数或类的构造函数，程序可以创建新的线程。
创建线程的函数通常需要传入一个函数或方法作为线程的入口点，线程在运行时将执行这个入口点函数。
线程的运行是由操作系统负责调度的。
操作系统将线程的运行状态切换为就绪状态，当线程的调度时间到达时，操作系统将选择一个线程来运行。
线程的运行可以通过操作系统提供的API来进行控制，例如暂停线程、恢复线程、终止线程等。
线程的切换是由操作系统完成的，切换的时间和方式取决于操作系统的调度算法。
线程的结束是通过线程的执行函数返回或线程被主动终止来实现的。
当线程的执行函数返回时，线程的运行结束，并可以获取返回值。
线程可以通过调用特定的API来终止自身或其他线程。
线程的结束通常需要进行资源的释放和清理工作，以避免资源泄漏和内存泄漏等问题。
线程的原理可以进一步分为用户级线程和内核级线程。
用户级线程是由用户程序实现和调度的线程，在操作系统看来，只存在一个线程。
内核级线程是由操作系统实现和调度的线程，操作系统可以对每个线程进行单独的调度和管理。
用户级线程的优点是轻量级，速度快，不依赖于操作系统的支持；而内核级线程的优点是可以利用多核处理器的并行运算能力，具有更好的性能和扩展性。
总而言之，线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，线程的创建、运行和结束由操作系统负责调度，线程的原理基于操作系统的多任务处理机制。
进程和线程中英文
进程和线程简介（中英文）Programs consist of a number of processes, each of which contains one or more conceptually concurrent threads of execution.程序包含了若干进程，每一个进程包含了一个或多个概念上知执行的线程。
A thread is the unit of execution within a process. Every time a process is initialised, a primary thread is created. For many applications the primary thread is the only one that the application requires; however, processes can create additional threads.线程是进程的执行单元。
当进程被初始化后，主线程就被创建了。
对于绝大多数的应用程序来说，通常仅要求有一个主线程。
尽管如此进程也可以创建额外的线程。
Each user process has its own private address space, i.e. a collection of memory regions which that process can access. A user process cannot directly address memory areas in the address space of another process. There is also a special process, the Kernel process, whose threads run at supervisor privilege level. This process normally contains two threads:每一个用户进程拥有自己私有的地址空间，也就是说，进程拥有一定的可被其访问的内存区域。
thread 调用异步方法
thread 调用异步方法在许多编程语言和框架中，使用线程（threads）来调用异步方法可以通过不同的方式实现，具体方法可能因编程语言和框架而异。
下面是一些常见的方法：1.使用线程池和异步任务：许多编程语言和框架提供了线程池和异步任务的机制，允许你提交异步任务给线程池执行。
例如，在Python 中，可以使用`concurrent.futures`模块的`ThreadPoolExecutor`来创建线程池，并提交异步任务。
import concurrent.futuresimport timedef async_function():time.sleep(3)return 'Async function executed'with concurrent.futures.ThreadPoolExecutor() as executor: future = executor.submit(async_function)result = future.result() # 阻塞，等待任务完成print(result)2.使用异步/await语法 （对应语言支持的情况下）：许多现代编程语言（例如Python、JavaScript）提供了异步/await语法，允许以非阻塞的方式调用异步方法。
在Python中，可以使用`async`和`await`关键字来定义异步函数，并通过`await`关键字调用异步函数。
import asyncioasync def async_function():await asyncio.sleep(3)return 'Async function executed'async def main():result = await async_function()print(result)asyncio.run(main())3.使用回调函数：另一种常见的方式是使用回调函数。
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2020/9/27
单线程与多线程
2020/9/27
Threads 线程
线程是“进程中的一条执行路径或线索”，或“ 进程中的一个可调度实体” 线程不运行时需要保存线程的上下文信息 线程有自己的执行堆栈(stack)及一些其于线程 的局部变量（local variables）分配的静态存储 单元 线程能访问其所属进程所拥有的地址空间和资源
– scheduling thread execution 对线程的调度
– saving and restoring thread contexts 对线程上下文的保存和恢复
2020/9/27
用户级线程的优缺点
Advantages
Thread switching does not involve the kernel: no mode switching 无模式(管态/目态)转换
某线程更改共享的内存变量,所有其余线程均可见 某线程打开的文件名柄其余线程都可使用
2020/9/27
Benefits
• Responsiveness
– 可以获得快速的用户响应，如在C/S模式下，web server为每个用户连接运行一个线程；RPC服务器中 ，RPC服务进程会开启多个线程服务于每个RPC
http://…/1.jpg 1.jpg data
IE
http://…/2.jpg
2.jpg data
WEB Server
2020/9/27
FlashGet / eMule /BT
2020/9/27
多线程实例
2020/9/27
Application benefits of threads
一些应用程序可以分成若干相对独立的 部分[Word 的后台打印,拼写检查等,IE浏 览器] 每一部分用一个线程来实现 一个线程阻塞时可调度同一进程的另一 个线程运行而不是切换进程 线程间通信无需内核干预 需要解决进行线程间同步
2020/9/27
Threads States(线程状态)
三种线程状态: running, ready, blocked 线程无挂起状态 Termination of a process, will terminates all threads within the process
2020/9/27
request
• Resource Sharing
– 进程是拥有资源的基本单位（CPU，地址空间，I/O 资源），进程中的线程可以共享这些资源
• Economy
– 创建线程比创建进程更快，进程内的线程切换（ context switch)比进程更快，solaris中创建线程比进 程快30倍，线程切换比进程切换快5倍
• Utilization of SMP Architectures
– 可以充分利用多处理器体系结构，使得一个进程中
的线程在不同的处理器上运行，提高进程执行的并
2020/9/27
行度
WEB server/Http request
http://…./index.htm
<html>….<img src=1.jpg><img src=2.jpg>…</html>
- Solaris threads
2020/9/27
User Level Threads library 用户级线程库
• Contains codes for: (包含以下代码)
– creating and destroying threads(线程的创建 和撤消)
– passing messages and data between threads 线程间数据和消息的传递
Threads 线程
• 为什么要引入线程
– WEB服务器 同时处理多个客户请求 – 创建多个进程降低响应时间 – 进程开销较大(上下文切换)
• 线程(轻量级进程)
– 是CPU调度的一个基本单位
2020/9/27
多线程与单线程
多线程: 操作系统支持在一个进程中有多个执行 线程 单线程: 操作系统不支持线程概念 MS-DOS 支持单用户进程及单线程 传统 UNIX支持多用户进程但每进程只支持一个 线程 现今的操作系统，如Solaris, Windows, 支持多 线程
பைடு நூலகம்
User Level Threads(ULT)
• 内核不关注线程的存在 • 所有的线程管理由应用程序通过调用ULT库实
现 • 线程间的切换无需内核模式下的特权指令（无
模式转换） • 线程调度由特定的应用
程序完成 • 例子
- POSIX Pthreads - Mach C-threads
一种UNIX的操作系统,采用微内核
Scheduling can be application specific: choose the best algorithm. 可选择最好的调度算法
ULTs can run on any OS. Only needs a thread library 只要有库,就可在任何操作 系统运行
2020/9/27
2020/9/27
共享资源产生的不一致问题
• 3 个变量: A, B, C 由 T1和T2两个线程共 享
• T1 计算 C = A+B • T2 从 A 转X至 B(转帐)
– T2 : A = A -X and B = B+X (so that A+B is unchanged)
• If T1 computes A+B after T2 has done A = A-X but before B = B+X, then T1 will not obtain the correct result for C = A + B
Inconveniences
Most system calls are blocking and the kernel blocks processes. So all threads within the process will be blocked
多数的系统调用将阻塞该进程 的所有线程
The kernel can only assign processes to processors. Two threads within the same process cannot run simultaneously on two processors