Windows執行緒基礎

2021-09-02 22:48:33 字數 1542 閱讀 6981

windows為什麼要支援執行緒?

在計算機的早期歲月,作業系統沒有提供執行緒的概念。事實上,整個系統只執行著乙個執行執行緒,其中同時包含作業系統**和應用程式**。只用乙個執行執行緒的問題在於,長時間執行的任務會阻止其他任務執行。例如,在16位windows的那些日子,列印乙個文件的應用程式很容易「凍結」整個機器,造成os和其他應用程式停止響應。有的應用程式含有bug,會造成無線迴圈,這同樣會造成整個機器停止工作。

所以microsoft計畫構建乙個新的os來滿足企業和個人的需要。這個新os必須健壯,可靠,易於伸縮以及安全,而且它必須改進16位windows的許多不足。

microsoft設計這個os核心時,他們決定在乙個程序(process)中執行應用程式的每個例項。程序不過是應用程式乙個例項要使用的資源的集合。每個程序都被賦予了乙個虛擬位址空間,確保乙個程序使用的**和資料無法被另乙個程序訪問。這就確保了應用程式的健壯性。除此以外,os的核心**和資料是程序無法訪問的,所以應用程式**破壞不了作業系統**和資料。

如果機器只有乙個cpu,它會執行無線迴圈,不能執行其他任何東西。所以,雖然無法被破壞,而且更安全,但系統仍然可能停止響應。microsoft需要修正這個問題,他們拿出的方案就是執行緒。執行緒(thread)的職責是對cpu的虛擬化。windows為每個程序都提供了該程序專用的執行緒(功能相當與乙個cpu,可將執行緒理解為乙個邏輯cpu)。如果應用程式的**進入無限迴圈,與那個**關聯的程序會「凍結」,但其他程序(它們有自己的執行緒)不會凍結:它們會繼續執行!

執行緒開銷

上下文切換

單cpu的計算機一次只能做一件事情。所以windows必須在系統的所有執行緒(邏輯cpu)之間共享物理cpu。

在任何給定的時刻,windows只將乙個執行緒分配給乙個cpu。那個執行緒允許執行乙個「時間片」。一旦時間片到期,windows就上下文切換到另乙個執行緒,大概每30ms執行乙個上下文切換。windows通過執行上下文切換,向使用者提供乙個健壯的,響應靈敏的作業系統。

應該指出的是,安裝多個cpu的計算機課可以真正地同時執行幾個執行緒,這提公升了應用程式的可伸縮性(在少量時間裡做更多工作的能力)。windows為每個cpu核心都分配乙個執行緒,每個核心都自己執行到其他執行緒的上下文切換。windows確保單個執行緒不會同時在多個核心上排程,因為這回帶來巨大的混亂。

前台執行緒和後台執行緒

clr將每個執行緒要麼視為前台執行緒,要麼視為後台執行緒。乙個程序的所有前台執行緒停止執行時,clr將強制終止仍在執行的後台執行緒。這些後台執行緒會被直接終止,不會丟擲異常。

因此,前台執行緒應該用於執行確實想要完成的任務,比如將資料從記憶體儲存到資料庫。另外,對非關鍵的任務使用後台執行緒,比如重新計算今天的訂單額度等。這是由於這些工作能在程式重啟後繼續。

應用程式的主線程以及通過構造乙個thread物件來顯示建立任何執行緒都預設為前台執行緒。另一方面,執行緒池預設為後台執行緒。此外,由進入託管執行環境的本地(native)**建立的任何執行緒都被標記為後台執行緒。

以上內容來自《clr via c#》

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