线程基础（1）

港控/mmm° 2022-07-14 23:49 187阅读 0赞

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Windows系列[操作系统][Link 2]是建立在**保护模式**之上的**32位/64位**多任务操作系统，其特点是：**时分抢先式多任务**操作系统。我们来详细探讨一下其中的定义。

在操作系统中，**进程**和**线程**是和我们运行程序紧密相关的两个概念，其中：

*  进程是**资源分配单元**，用于执行一段程序前为其分配足够的资源；
 *  线程是**程序执行单元**，线程用于执行程序。

简单的叙述一下Windows操作系统是如何来启动一个应用程序(.exe文件)的。

1.  操作系统分配一个进程，并向CPU下达一系列指令，包括创建该进程的虚拟内存映射表(关于虚拟内存，请参阅操作系统原理相关书籍，32位保护模式这一概念)，分配虚拟内存，设定进程描述符等等，最终将进程封闭到一个独立的虚拟内存地址空间中，返回进程句柄；
2.  操作系统为该进程创建一个线程，并启动它；
3.  该线程从应用程序的Main方法开始执行。

也即是说，所有的Windows进程，都缺省拥有一个线程，这个线程称为**主线程**；主线程可以根据代码要求创建其它线程，称为**辅助线程**。

举个形象的比喻，计算机是一个工厂，操作系统是这个工厂的领导者，进程是工厂的车间，线程是工厂的工人。工厂要能够正常运转，需要有领导者统一调配资源，把工作任务分配给每个车间，由派到该车间的工人进行工作。一个正在生产的车间必然得有一名工人，但该工人可以根据工作的需要，随时要求其他工人一起来共同工作。

在计算机中，CPU一般只有一个或几个，而同时运行的线程（一个或多个进程中）却有多个，其数量远远大于CPU的数量，那么，操作系统是如何在有限的CPU上调度这么多线程呢？

[![image][]][image 1]   
图1 线程调度示意图

如上图所示，Windows操作系统采用了“时分”的概念来调度多个线程，即每个线程占用CPU一段时间后，就会被强行将执行权交给下一个线程。线程**轮流**来使用CPU。使用CPU的线程，正常执行程序，时间到达时，操作系统执行线程切换操作：将CPU寄存器的内容全部转移到内存中，将另一个线程保存的寄存器状态从内存恢复到寄存器中，由于寄存器中保存了某个线程正在运行哪一行代码的指针，所以切换后另一个线程可以继续上一次运行状态继续运行。这种切换线程的方式称为：**现场保存**和**现场恢复**。

线程的时分调度，其实也不是将CPU时间平均分配给各个线程，因为不同线程执行的任务总有个轻重缓急之分，所以Windows由采用了一种叫做“抢先式”的方式来进一步调度线程。

在Windows操作系统中，每个进程都有一个优先级，进程中的线程也有一个优先级，优先级越高的进程，操作系统会分配给其线程更多的CPU时间，进程中哪个线程的优先级更高，操作系统也会分配给其更多的CPU事件。

**总之一句话：让所有的线程都有机会运行，但优先级高的线程运行的时间更久一些**。这就叫做时分抢先式多任务。

前面我们所做的练习，代码都是在一个线程中运行，现在我们知道这个线程叫做“主线程”。后面的课程，我们要学习如何建立辅助线程，在一个进程中调度多个线程。

**1 建立并启动线程**

和主线程一样，辅助线程也有一个入口方法。主线程的入口方法是Main方法，辅助线程的入口方法可以随意指定，可以是任意对象的符合**ParameterizedThreadStart**委托类型的任意方法。

ParameterizedThreadStart委托声明如下：