线程之间进程之间的通信方式及其代码实现

桃扇骨 2022-08-24 11:13 419阅读 0赞

说多线程通信之前聊聊多线程的种类：用户级线程和内核级线程。

这2种线程之间有什么区别呢

内核级线程是操作系统内核实现、管理和调度的一种线程。由于有操作系统管理，所以操作系统是知道线程的存在，并为其安排时间片，管理与其有关的内核对象。因为内核级线程是由内核来管理，所以每次线程创建、切换都要执行一个模式切换例程，所以内核级线程效率比较低，而且内核级线程的调度是由操作系统的设计者来决定的，所以缺乏灵活性。但是内核级线程有一个有点就是当一个进程的某个线程因为一个系统调用或者缺页中断而阻塞时，不会导致该进程的所有线程阻塞。  
内核级线程的优点：   较好的并行能力，一个进程内的线程阻塞不会影响该进程内的其他线程  
内核级线程的缺点：  线程管理的开销过大，缺乏灵活性。  
用户级线程是通过运行在用户态的运行时库来管理的，其优点是，线程的一切（包括调度、创建）都可以完全由用户自己决定，所以具有较高的灵活性。而且由于是在用户态上进行管理，所以就省去了内核管理的开销，所以具有高效率。 但是用户级线程有一个致命的缺点：一个进程内的某一个线程阻塞将导致整个进程内的所有线程全部阻塞。而且由于用户级线程没有时间片概念，所以每个线程必须运行一段时间后将CPU让个其他的线程使用，否则，该线程将独占CPU。  
用户级线程的优点： 有较高的灵活性和高效率  
用户级线程的缺点： 较差并发能力  
由于两种线程通常都不能满足用户的需要，所以一些研究者开始研究新型的线程系统，比较好的线程系统是1993年几个国外的研究者提出的  调度程序激活机制的线程实现方法。

多线程通信的方式有很多种；

常用的是使用全局变量和自定义消息来进行多线程之间的通信。

**　线程之间通信的两个基本问题是互斥和同步。**  
（1）线程同步是指线程之间所具有的一种制约关系，一个线程的执行依赖另一个线程的消息，当它没有得到另一个线程的消息时应等待，直到消息到达时才被唤醒。  
  
（2）线程互斥是指对于共享的操作系统资源（指的是广义的"资源"，而不是Windows的.res文件，譬如全局变量就是一种共享资源），在各线程访问时的排它性。当有若干个线程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多只允许一个线程去使用，其它要使用该资源的线程必须等待，直到占用资源者释放该资源。  
　　线程互斥是一种特殊的线程同步。  
　　实际上，互斥和同步对应着线程间通信发生的两种情况：  
　　（1）当有多个线程访问共享资源而不使资源被破坏时；  
　　（2）当一个线程需要将某个任务已经完成的情况通知另外一个或多个线程时。

从大的方面讲，线程的同步可分**用户模式的线程同步和内核对象的线程同步两大类**。用户模式中线程的同步方法主要有原子访问和临界区等方法。其特点是同步速度特别快，适合于对线程运行速度有严格要求的场合。

内核对象的线程同步则主要由事件、等待定时器、信号量以及信号灯等内核对象构成。由于这种同步机制使用了内核对象，使用时必须将线程从用户模式切换到内核模式，而这种转换一般要耗费近千个CPU周期，因此同步速度较慢，但在适用性上却要远优于用户模式的线程同步方式。

**在WIN32中，同步机制主要有以下几种：**  
　　（1）事件(Event);  
　　（2）信号量(semaphore);  
　　（3）互斥量(mutex);  
　　（4）临界区(Critical section)。