這篇文章是上一篇博客的補充，旨在把沒有講清楚的「用戶級執行緒和內核級執行緒」補充完整，希望讀者能對執行緒有更進一步的了解，
小白最近在學習多執行緒編程，
網上關于多執行緒的資料很多，小白很快就把執行緒的基本概念弄懂了，但關于「用戶級執行緒和內核級執行緒」的概念，她卻怎么也搞不清楚，只好向作業系統基礎扎實的小明請教，
對于小白的問題，小明總會耐心解答：“執行緒里面這兩個概念確實比較難理解，我先給你講用戶級執行緒吧，”
用戶級執行緒
“既然你說你已經看過執行緒的基本概念，那我就直接跳過這一部分了，
很久很久之前，執行緒的概念是出現了，但作業系統廠商可不能直接就去修改作業系統的內核，因為對他們來說，穩定性是最重要的，貿然把未經驗證的東西加入內核，出問題了怎么辦？所以想要驗證執行緒的可用性，得另想辦法，”
“我知道我知道，那些研究人員就撰寫了一個關于執行緒的函式庫，用函式庫來實作執行緒！”小白得意的說：“這個我剛剛在網上看到了，”
“是的，他們把創建執行緒、終止執行緒等功能放在了這個執行緒庫內，用戶就可以通過呼叫這些函式來實作所需要的功能，”小明找了張紙，寫上了幾個函式：pthread_creat ，pthread_exit ，pthread_join ，pthread_yield ，接著說：“這是幾個重要的函式，你應該能大概猜出這些函式的功能吧？”
“emmmm，讓我想想，pthread_creat 是創建一個新執行緒，pthread_exit 是結束執行緒，pthread_join 嘛，我猜是準備運行某一個執行緒，然后把它加進就緒佇列，最后一個函式我就不知道了，”
“不知道也沒關系，一會你就清楚了，”小明接著講：“要知道，剛剛我們說的執行緒庫，是位于用戶空間的，作業系統內核對這個庫一無所知，所以從內核的角度看，它還是按正常的方式管理，”
小白問道：“也就是說作業系統眼里還是只有行程嘍？那我用執行緒庫寫的一個多執行緒行程，只能一次在一個 CPU 核心上運行？”
小明點點頭，說：“你說的沒錯，這其實是用戶級執行緒的一個缺點，這些執行緒只能占用一個核，所以做不到并行加速，而且由于用戶執行緒的透明性，作業系統是不能主動切換執行緒的，換句話講，如果 A，B 是同一個行程的兩個執行緒的話， A 正在運行的時候，執行緒 B 想要運行的話，只能等待 A 主動放棄 CPU，也就是主動呼叫 pthread_yield 函式，”
tobe 注：對作業系統來說，用戶級執行緒具有不可見性，也稱透明性，
“停一下，讓我想一想，”小白飛速思考著小明的話，“是不是說，即使有執行緒庫，用戶級執行緒也做不到像行程那樣的輪轉調度？”
“非常正確！看來你對行程的概念很清楚嘛，不過呢，雖然不能做到輪轉調度，但用戶級執行緒也有他自己的好處——你可以為你的應用程式定制調度演算法，畢竟什么時候退出執行緒你自己說了算，剛剛說了，因為作業系統只能看到行程的存在，那如果某一個執行緒阻塞了，你覺得會發生什么？”
“在作業系統眼里，是行程阻塞了，那么整個行程就會進入阻塞態，在阻塞操作結束前，這個行程都無法得到 CPU 資源，那就相當于，所有的執行緒都被阻塞了，”小白得意的回答，
“沒錯，所以如果任由執行緒進行阻塞操作，行程的效率將受到很大的影響，所以在這個程序中，出現了一個替代方案——jacket，所謂 jacket，就是把一個產生阻塞的系統呼叫轉化成一個非阻塞的系統呼叫，”
小白驚訝地問：“這怎么做得到？該阻塞的呼叫，還能變得不阻塞？”
小明答道：“我來舉個例子吧，不是直接呼叫一個系統 I/O 例程，而是呼叫一個應用級別的 I/O jacket 例程，這個 jacket 例程中的代碼會檢查并且確定 I/O 設備是不是正忙，如果忙的話，就在用戶態下將該執行緒阻塞，然后把控制權交給另一個執行緒，隔一段時間后再次檢查 I/O 設備，就像你說的，最后還是會執行阻塞呼叫，但使用 jacket 可以縮短被阻塞的時間，不過有些情況下是可以不被阻塞的，取決于具體的實作，”
小明停頓了一會，說：“用戶級執行緒的概念大概就這么多，我們接下來講內核級執行緒吧，”
內核級執行緒
“有了用戶級執行緒的鋪墊，內核級執行緒就好講多了，現在我們知道，許多作業系統都已經支持內核級執行緒了，為了實作執行緒，內核里就需要有用來記錄系統里所有執行緒的執行緒表，當需要創建一個新執行緒的時候，就需要進行一個系統呼叫，然后由作業系統進行執行緒表的更新，當然了，傳統的行程表也還是有的，你想想看，如果作業系統「看得見」執行緒，有什么好處？“
小白自信的回答：“作業系統內核如果知道執行緒的存在，就可以像調度多個行程一樣，把這些執行緒放在好幾個 CPU 核心上，就能做到實際上的并行了，”
“還有一點你沒有說到，如果執行緒可見，那么假如執行緒 A 阻塞了，與他同屬一個行程的執行緒也不會被阻塞，這是內核級執行緒的絕對優勢，”
“那內核級執行緒就沒有什么缺點嗎？”
“缺點當然是有的，你想想看，讓作業系統進行執行緒調度，那意味著每次切換執行緒，就需要「陷入」內核態，而作業系統從用戶態到內核態的轉變是有開銷的，所以說內核級執行緒切換的代價要比用戶級執行緒大，還有很重要的一點——執行緒表是存放在作業系統固定的表格空間或者堆疊空間里，所以內核級執行緒的數量是有限的，擴展性比不上用戶級執行緒，”
"內核級執行緒就這么點東西，我最后給你留一張圖，你要是能看得懂，就說明你理解今天的概念了，"
小白得意地說：“我當然看得懂了，謝謝小明！”
希望你在看完我的文章之后有所識訓，
感謝你的閱讀，我們后會有期！
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