操作系统简明-2.2:线程 干货整理

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👑事件驱动

首先要明确一个概念：

操作系统是事件驱动

他们等待事件发生，对事件做出适当的反应，然后等待下一个事件
举个栗子

• 当你饿了的时候，你会告诉妈妈（操作系统）“我饿了”（发生了一个事件），然后妈妈去做饭。

• 如果非事件驱动：妈妈在厨房等着你，等你说“我饿了”，当你说完后，开始做饭

  
  

对比一下，是不是非事件驱动比较浪费妈妈的时间，因此事件驱动好处也是大大地

当创建一系列事件时候，线程便成为了操作系统中非常关键的结构机制

👑线程概念

线程是线程状态上下文中的执行流。

线程与进程最大不同是：线程可以分享部分状态，特别要提到内存，他们可以读写相同区域的内存（进程不允许），每个线程也会有自己的寄存器，栈

线程必须非常紧密地协调他们的活动，所以可一读写相同内存

• 每个线程都有一个线程控制块Thread control block（TCB）:通常是寄存器，不需要别的，因为线程可以访问相同的内存
• 每个不同的操作系统活动都有一个不同的线程
• 每个用户进程都由一个内核进程支持：每一个进程都有不同的线程，该线程代替进程来执行一些操作系统活动，例如当进程要读文件，线程此时就会接管这个

👑线程异步

当线程运行时，异步出现的超级频繁，如果程序员不做处理，异步会和其他线程活动发生冲突

一个异步的例子：
两个线程发出磁盘请求。第一个线程开始编写磁盘控制器（假设它是内存映射的，并且必须发出多个写入来指定磁盘操作）。同时，第二个线程运行在不同的处理器上，并将内存映射写入磁盘控制器。磁盘控制器变得非常混乱，读取错误的磁盘块。

而解决办法也很简单：
同步操作---我们后面会着重地将

👑线程接口

class Thread {
public:
Thread(char* debugName);
~Thread();
void Fork(void (*func)(int), int arg);
void Yield();
void Finish();
}

• Thread()：Thread构造函数创建一个新线程，它为线程控制块（TCB）分配一个数据结构

• Yield()：使正在调用的线程放弃CPU

• Finish()：终止正在调用的线程

• Fork()：要启动线程，必须让这个线程知道是什么函数，因此fork()的两个参数，func是执行的函数，arg是func的参数

  1. Fork方法首先为线程分配一个栈
  2. 设置TCB，使得线程开始运行时，调用该函数并传递参数
  3. 将线程放在运行队列的某个地方
  4. Fork然后返回，线程将继续运行

• 操作系统的操作：

  1. OS首先将TCB中的堆栈指针设置为堆栈
  2. OS然后将TCB中的PC设置为该功能中的第一条指令
  3. OS然后将TCB中的寄存器设置为第一个参数
  4. 当线程从TCB恢复时，该功能将开始运行

理论上，线程要同时执行。但实际上，操作系统的处理器有限，它不能一次运行所有线程。 因此，必须要复用线程

线程例子

int a = 0;
void sum(int p) {
   a++;
   printf("%d : a = %d\n", p, a);
}
void main() {
   Thread *t = new Thread("child");
   t->Fork(sum, 1); 
   sum(0);
}

解释下
这个程序有两个线程，一是线程t，另一个是线程main，他们同步执行sum函数，注意下：a是全局变量
那么问题来了

这个程序是什么结果
不知道猜对没？
结果有许多种，

• 顺序执行结果：
  0 : a = 1
  1 : a = 2
  1 : a = 1
  0 : a = 2
• printf函数调用在两次++操作之后
  0 : a = 2
  1 : a = 2
  1 : a = 2
  0 : a = 2
• 结果还有很多....

这样的操作您还敢肆无忌惮的用吗？下篇文章我们将着重讲些解决方法：同步操作