王道操作系统笔记，视频链接：2.1.6.1 线程的概念与特点

知识总览

为什么引入线程

1. 知识复习（进程）：在没有引入进程之前，系统中各个程序只能串行执行，引入进程之后就可以并发执行，进程是程序的一次执行。
2. 问题引入：类似于QQ，可以同时实现视频、文字聊天、传送文件等，这些功能显然不是由一个程序顺序处理就能实现的，那应该如何实现呢？
3. 有的进程可能需要“同时”做很多事，而传统的进程只能串行地执行一系列程序。为此，引入了“线程”，来增加并发度。
4. 传统的进程是程序执行流的最小单位，引入线程后，线程成为了程序执行流的最小单位（也就是CPU并发执行的最小单位），如图所示：
   
5. 可以把线程理解为“轻量级进程”，它是一个基本的CPU执行单元，也是程序执行流的最小单位。
6. 引入线程之后，不仅是进程之间可以并发，进程内的各线程之间也可以并发，从而进一步提升了系统的并发度，使得一个进程内也可以并发处理各种任务（如：QQ视频、文字聊天、传文件等）
7. 引入线程后，进程不再是CPU调度的基本单位，它只作为除CPU之外的系统资源的分配单元（如打印机、内存地址空间等都是分配给进程的）。
   也就是说，系统负责分配资源时，是按照进程分配的，而不是线程。

引入线程后的变化

1. 资源分配、调度

• 传统进程机制中，进程是资源分配、调度的基本单位
• 引入线程后，进程是资源分配的基本单位，线程是调度的基本单位

2. 并发性

• 传统进程机制中，只能进程间并发
• 引入线程后，各线程间也能并发，提升了并发度

3. 系统开销

• 传统的进程间并发，需要切换进程的运行环境，系统开销很大
• 线程间并发，如果是同一进程内的线程切换，则不需要切换进程环境，系统开销小
• 引入线程后，并发所带来的系统开销减小
• PS：(来自deepseek)进程环境主要指独立的虚拟地址空间及其页表；同一进程内的线程切换无需更换页表，从而避免了昂贵的TLB（地址翻译缓存）和CPU缓存刷新，这是系统开销大幅减小的根本原因。

线程的属性

1. 线程是处理机调度的单位
2. 多CPU中，各个线程（包括同一进程中的不同线程）可占用不同的CPU
3. 每个线程都有一个线程ID、线程控制块（TCB，类似进程的PCB）
4. 线程也有就绪、阻塞、运行三种基本状态
5. 线程几乎不拥有系统资源
6. 同一进程的不同线程间共享进程的资源
7. 由于共享内存地址空间，同一进程中的线程间通信甚至无需系统干预
8. 同一进程中的线程切换，不会引起进程切换
9. 不同进程中的线程切换，会引起进程切换
10. 切换同进程内的线程，系统开销很小
11. 切换进程，系统开销较大