本文目的
上一章节已经详细的向大家介绍过进程（学习笔记-进程详细介绍）。本文旨在向大家详细的介绍线程的基本情况，包括线程的定义，结构，特点，调度等。
线程是什么
线程（Thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位，是独立调度和分派的基本单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。也被称为轻量进程，但轻量进程更多指内核线程，而把用户线程称为线程。
线程的基本流程
线程的结构
线程的结构与进程非常相似，进程是由进程控制块、程序段、数据段三部分组成。而线程是由线程控制块TCB（Thread Control Block）、程序、数据三部分组成。线程也是动态概念，它的动态特性由线程控制块TCB描述。TCB包括以下信息：
（1）线程的实时状态。
（2）当线程不运行时，被保存的现场资源。
（3）一组执行堆栈。
（4）存放每个线程的局部变量主存区。
（5）访问同一个进程中的主存和其它资源。
线程的特点
在多线程OS中，通常是在一个进程中包括多个线程，每个线程都是作为利用CPU的基本单位，是花费最小开销的实体。线程具有以下属性。
（1）轻型实体
线程中的实体基本上不拥有系统资源，只是有一点必不可少的、能保证独立运行的资源。
（2）独立调度和分派的基本单位。
在多线程OS中，线程是能独立运行的基本单位，因而也是独立调度和分派的基本单位。由于线程很"轻"，故线程的切换非常迅速且开销小（在同一进程中的）。
（3）可并发执行。
在一个进程中的多个线程之间，可以并发执行，甚至允许在一个进程中所有线程都能并发执行；同样，不同进程中的线程也能并发执行，充分利用和发挥了处理机与外围设备并行工作的能力。
（4）共享进程资源。
在同一进程中的各个线程，都可以共享该进程所拥有的资源，这首先表现在：所有线程都具有相同的地址空间（进程的地址空间），这意味着，线程可以访问该地址空间的每一个虚地址；此外，还可以访问进程所拥有的已打开文件、定时器、信号量机构等。由于同一个进程内的线程共享内存和文件，所以线程之间互相通信不必调用内核。
线程的状态
线程在它的生命周期内的任何时刻所能处的状态以及引起状态改变的方法。这图并不是完整的有限状态图，但基本概括了线程中比较感兴趣和普遍的方面。以下讨论有关线程生命周期以此为据。
线程的状态
（1）新生状态（New Thread)
产生一个Thread对象就生成一个新线程。当线程处于"新线程"状态时，仅仅是一个空线程对象，它还没有分配到系统资源。因此只能启动或终止它。任何其他操作都会引发异常。例如，一个线程调用了new方法之后，并在调用start方法之前的处于新线程状态，可以调用start和stop方法。
（2）运行状态（Runnable)
start（）方法产生运行线程所必须的资源，调度线程执行，并且调用线程的run（）方法。在这时线程处于可运行态。该状态不称为运行态是因为这时的线程并不总是一直占用处理机。特别是对于只有一个处理机的PC而言，任何时刻只能有一个处于可运行态的线程占用处理 机。Java通过调度来实现多线程对处理机的共享。注意，如果线程处于Runnable状态，它也有可能不在运行，这是因为还有优先级和调度问题。
（3）阻塞状态（Not Runnable)
当以下事件发生时，线程进入非运行态。
①suspend()方法被调用；
②sleep()方法被调用；
③线程使用wait()来等待条件变量；
④线程处于I/O请求的等待。
（4）死亡状态（Dead)
当run（）方法返回，或别的线程调用stop（）方法，线程进入死亡态。通常Applet使用它的stop（）方法来终止它产生的所有线程。
线程的生命状态与周期
线程的基本操作
派生：线程在进程内派生出来，它即可由进程派生，也可由线程派生。
阻塞（Block）：如果一个线程在执行过程中需要等待某个事件发生，则被阻塞。
激活（unblock）：如果阻塞线程的事件发生，则该线程被激活并进入就绪队列。
调度（schedule）：选择一个就绪线程进入执行状态。
结束（Finish）：如果一个线程执行结束，它的寄存器上下文以及堆栈内容等将被释放。
线程的调度
有两种调度模型：分时调度模型和抢占式调度模型。
(1) 分时调度调度策略
分时调度模型是指让所有的线程轮流获得CPU的使用权,并且平均分配每个线程占用的CPU的时间片。这种调度策略是从所有处于就绪状态的线程中选择优先级最高的线程分配一定的CPU时间运行。该时间过后再选择其他线程运行。只有当线程运行结束、放弃CPU或由于某种原因进入阻塞状态，低优先级的线程才有机会执行。如果有两个优先级相同的线程都在等待CPU，则调度程序以轮转的方式选择运行的线程。
(2) 抢占式调度策略
Java虚拟机采用抢占式调度模型，是指优先让可运行池中优先级高的线程占用CPU。如果可运行池中的线程优先级相同，那么就随机选择一个线程，使其占用CPU。处于运行状态的线程会一直运行，直至它不得不放弃CPU。Java运行时系统支持一种简单的固定优先级的调度算法。如果一个优先级比其他任何处于可运行状态的线程都高的线程进入就绪状态，那么运行时系统就会选择该线程运行。新的优先级较高的线程抢占了其他线程。但是Java运行时系统并不抢占同优先级的线程。换句话说，Java运行时系统不是分时的。然而，基于Java Thread类的实现系统可能是支持分时的，因此编写代码时不要依赖分时。当系统中的处于就绪状态的线程都具有相同优先级时，线程调度程序采用一种简单的、非抢占式的轮转的调度顺序。
多线程
解决多任务同时执行的需求，合理使用CPU资源。多线程的运行是根据CPU切换完成，如何切换由CPU决定，因此多线程运行具有不确定性。多线程的概念很好理解就是多条线程同时存在，但要用好多线程确不容易，涉及到多线程间通信，多线程共用一个资源等诸多问题。多线程的优缺点如下：
优点：
（1）适当的提高程序的执行效率（多个线程同时执行）。
（2）适当的提高了资源利用率（CPU、内存等）。
缺点：
（1）占用一定的内存空间。
（2）线程越多CPU的调度开销越大。
（3）程序的复杂度会上升。
线程池
基本思想还是一种对象池的思想，开辟一块内存空间，里面存放了众多(未死亡)的线程，池中线程执行调度由池管理器来处理。当有线程任务时，从池中取一个，执行完成后线程对象归池，这样可以避免反复创建线程对象所带来的性能开销，节省了系统的资源。
优点：
（1）避免线程的创建和销毁带来的性能开销。
（2）避免大量的线程间因互相抢占系统资源导致的阻塞现象。
（3）能够对线程进行简单的管理并提供定时执行、间隔执行等功能。
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