线程的简述Thread

为什么有进程？

原来操作系统只能处理一件任务，有了进程就可以让操作系统处理多个任务。因为进程与进程之间是完全隔离的，涉及到了内存空间、数据的切换，所以就有了进程的概念。

已经有了进程，为什么还要线程？

线程有以下缺陷：

1，线程在同一时间只能干同一件事儿。

2，线程在执行任务的过程遇到阻塞，比如对等待输入，整个进程就会挂起，即使进程中有些任务不依赖数据的输入，也将无法执行。

比如学生上课学习，耳朵需要听课，手需要记笔记，大脑需要思考，这三件事都需要同时进行。

再比如老师，需要讲课，需要写到黑板上，需要思考，如果遇到问题，阻塞住了，只能等待，就不能干其他事儿。

因此引入了轻量级进程就是线程。

进程是资源分配的最小单位，线程使cpu调度的最小单位。每个进程最少有一个进程。

线程的特点：

1，轻型实体

线程中的实体基本上不拥有系统资源，只需要一点必不可少、保证独立运行的资源。

线程的实体包括：程序、数据、TCB。线程是动态概念，特德动态特性由线程控制块TCB（Thread Control Block）描述。

TCB包括以下信息：

1，线程状态
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，访问同一进程中的主存和其他资源
用于指示被执行指令序列的程序计数器、保留局部变量、少数状态参数和返回地址等的一组寄存器和堆栈

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，所以线程的切换非常迅速且开销小（在统一进程之中）。

3，共享进程资源。

同一进程中的所有线程拥有相同的进程id，这意味着线程可以访问该进程的每一个内存资源；此外线程还可以访问进程打开的文件、定时器、信号量机构等。由于同一个进程的线程共享内存和文件，所以线程之间通信不必调用内核。

4，可并发执行。

相同进程中的线程可以并发执行，甚至允许所有线程都并发。

同样，拨通进程中的线程也能并发执行，充分利用和发挥了处理机和外围设备并行工作的能力。

线程的使用场景：

开启一个字处理软件进程，该进程肯定需要办不止一件事情，比如监听键盘输入，处理文字，定时自动将文字保存到硬盘，这三个任务操作的都是同一块数据，因而不能用多进程。只能在一个进程里并发地开启三个线程,如果是单线程，那就只能是，键盘输入时，不能处理文字和自动保存，自动保存时又不能输入和处理文字。

进程之间是竞争的，线程之间是合作的。

线程也是有问题的：

1，父进程有多个线程，当开启子进程是否需要同样多的线程

2，在同一进程中，如果一个线程关闭了文件，而另外一个线程正准备往该文件内些内容呢

所以，在多线程的代码中，需要更多的心思来设计程序的逻辑、保护程序的数据。

线程和Python

Python代码的执行由Python虚拟机(也叫解释器主循环)来控制。Python在设计之初就考虑到要在主循环中，同时只有一个线程在执行。虽然 Python 解释器中可以“运行”多个线程，但在任意时刻只有一个线程在解释器中运行。
　　对Python虚拟机的访问由全局解释器锁(GIL)来控制，正是这个锁能保证同一时刻只有一个线程在运行。

在多线程环境中，Python虚拟机按以下方式执行：

1，设置GIL

2，切换到一个线程去执行

3，运行指定数量的字节码或者线程主动让出控制（可以调用time.sleep()）

4，把线程设置成睡眠状态

5，解锁GIL

6，再次重复以上所有代码