• 线程与进程
• 线程的价值
• 用户级线程
• 内核级线程
• 内核级线程切换5段论
• 用户级线程与内核级线程的对比

线程与进程

• 进程是资源分配的基本单位，线程是调度的基本单位。
• 进程 = 资源 + 指令执行序列，如果一个进程中有多个指令执行序列（类似多个函数），可以认为这就是多个线程。即多个线程是共享进程的资源的。通过切换线程既实现了并发，又避免了进程切换时需要切换映射表的代价。映射表实际上是用来将虚拟内存映射到真实物理内存的。
• 因此线程的切换实质上就是映射表不变而改变PC指针。
• 每个线程都有自己的栈，即线程栈。

线程的价值

• 线程即多个执行序列共享一个地址空间
  

用户级线程

• 用户级线程本质上是不经过内核的，感觉像是用自定义的函数Yield()来模拟调度，自己控制线程的切换。即用户级线程本质上就是一系列函数集合。
• 如上每个方框中都是一个用户级线程的代码，每个线程都有一个线程控制块TCB，每个线程都有自己的函数调用栈，栈的地址就存放在线程TCB.esp中。
• 从第一个线程，即地址100开始执行，执行到函数B则把下一个地址104压入线程1的函数栈
• 然后跳转到B开始执行，执行到Yield函数开始切换线程，如图中Yield函数的定义，注意esp是函数栈顶指针寄存器，即当前函数执行结束后会接着执行esp出栈的地址。图中示意的是线程2中的Yield函数，从线程2切换到线程1需要做两个操作，第一步是将当前栈顶指针寄存器esp中的内容保存到线程2的TCB中，即TCB2.esp中。第二步是将线程1的TCB1.esp放到cpu的寄存器esp中。即用户级线程的切换本质上就是切换TCB和每个线程的栈（也在TCB中存着）。
• 注意图中线程2的Yield函数中蓝线圈出来的部分需要删除，因为不需要手动跳转到204，只要函数Yield执行完毕（到右括号），栈顶指针寄存器就会执行出栈，并从出栈元素处开始执行，此时栈顶指针寄存器中的栈顶元素就是204，因此可以直接从204开始执行。换言之，如果在Yield中jmp语句不删去，那么会先跳转到204处执行，然后将线程1的B函数执行完毕后会接着从执行函数栈顶元素处的代码，此时栈顶是204，，，于是相当于执行了两个204处的代码。
• 用户级线程不经过内核，少了进出内核的消耗，因此效率较高，但是如果某个线程要与硬件交互，比如网卡IO，则会引起对应的进程阻塞，此时cpu不会切换到其它线程去执行，而是直接切换到了另一个进程，如果此时没有其它进程，则直接导致cpu空转。因此即使通过用户级线程启动了多个任务序列，但一旦在内核中阻塞了，则启动这多个序列的并发性就没有了效果。