執行緒
最小的编程指令序列由调度器可以独立管理 来自维基百科,自由的百科全书
執行緒(英語:thread)在電腦科學中,是將行程劃分為兩個或多個執行緒(實例)或子行程,由單處理器(單執行緒)或多處理器(多執行緒)或多核處理系統並行執行。
「thread」的各地常用譯名 | |
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中國大陸 | 線程 |
港澳 | 線程 |
臺灣 | 執行緒 |
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)
執行緒包含要素
- 執行緒核心對象(thread kernel object)
- 執行緒環境塊(thread environment block, TEB)
- 使用者模式棧(user-mode stack)(unblock)
- 核心模式棧(kernal-mode stack)(thread environment block, TEB)
- DLL執行緒連接(attach)和執行緒分離(detach)通知(kernal-mode stack)
不同平台的執行緒
SUN Solaris作業系統使用的執行緒叫做UNIX International執行緒,支援核心執行緒、輕權行程和使用者執行緒。一個行程可有大量使用者執行緒;大量使用者執行緒復用少量的輕權行程,輕權行程與核心執行緒一一對應。使用者級執行緒在呼叫核心服務時(如檔案讀寫),需要「捆綁(bound)」在一個LWP上。永久捆綁(一個LWP固定被一個使用者級執行緒占用,該LWP移到LWP池之外)和臨時捆綁(從LWP池中臨時分配一個未被占用的LWP)。在呼叫系統服務時,如果所有LWP已被其他使用者級執行緒所占用(捆綁),則該執行緒阻塞直到有可用的LWP。如果LWP執行系統執行緒時阻塞(如read()
呼叫),則當前捆綁在LWP上的使用者級執行緒也阻塞。
UNIX International執行緒的標頭檔是<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(永久捆綁), THR_NEW_LWP(新增LWP放入LWP池),若兩者同時指定則建立兩個新LWP,一個永久捆綁而另一個放入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執行緒(POSIX threads),簡稱Pthreads,是執行緒的POSIX標準。該標準定義了建立和操縱執行緒的一整套API。在類Unix作業系統(Unix、Linux、Mac OS X等)中,都使用Pthreads作為作業系統的執行緒[2][3][4]。Windows作業系統也有其移植版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執行緒是Windows API的一部分,上下文包括:暫存器、核心棧、執行緒環境塊和使用者棧。
Win32執行緒的標頭檔是<Windows.h>
,僅適用於Windows作業系統。[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);
跨平台的執行緒
2011年8月12日,國際標準化組織(ISO)發布了第三個C++標準,即ISO/IEC 14882:2011,簡稱ISO C++ 11標準。該標準第一次把執行緒的概念引入C++標準庫。Windows平台執行的VS2012和Linux平台執行的g++4.7,都完美支援C++11執行緒。
C++ 11執行緒的標頭檔是<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,國際標準化組織(ISO)發布了第三個C語言標準,即ISO 9899:2011,簡稱ISO C 11標準。該標準第一次把執行緒的概念引入C語言標準庫。
C11執行緒僅僅是個「建議標準」,也就是說100%遵守C11標準的C編譯器是可以不支援C11執行緒的。根據C11標準的規定,只要編譯器預定義了 __STDC_NO_THREADS__(C11),就可以沒有<threads.h>
標頭檔,自然也就也沒有下列函式。
C11執行緒的標頭檔是<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();
- 最簡單的情況是,Thread/Runnable的
run()
方法執行完畢,自行終止。 - 對於更複雜的情況,比如有迴圈,則可以增加終止標記變數和任務終止的檢查點。
- 最常見的情況,也是為了解決阻塞不能執行檢查點的問題,用中斷來結束執行緒,但中斷只是請求,並不能完全保證執行緒被終止,需要執行執行緒協同處理。
- IO阻塞和等鎖情況下需要通過特殊方式進行處理。
- 使用Future類的
cancel()
方法呼叫。 - 呼叫執行緒池執行器的
shutdown()
和shutdownNow()
方法。 - 守護執行緒會在非守護執行緒都結束時自動終止。
- Thread有
stop()
方法,但已不推薦使用。
參見
參考資料
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