線程

「線程」的各地常用別名
中國內地	線程
中國台灣	執行緒、引線
港澳	線程

線程（英語：thread）是作業系統能夠進行運算排程的最小單位。大部分情況下，它被包含在行程之中，是行程中的實際運作單位。一條線程指的是行程中一個單一順序的控制流，一個行程中可以並列多個線程，每條線程並列執行不同的任務。在Unix System V及SunOS中也被稱為輕量行程（lightweight processes），但輕量行程更多指內核線程（kernel thread），而把用戶線程（user thread）稱為線程。

線程是獨立排程和分派的基本單位。線程可以為作業系統內核排程的內核線程，如Win32線程；由用戶行程自行排程的用戶線程，如Linux平台的POSIX Thread；或者由內核與用戶行程，如Windows 7的線程，進行混合排程。

同一行程中的多條線程將共用該行程中的全部系統資源，如虛擬地址空間，檔案描述子和訊號處理等等。但同一行程中的多個線程有各自的呼叫棧（call stack），自己的暫存器環境（register context），自己的線程本地儲存（thread-local storage）。

一個行程可以有很多線程來處理，每條線程並列執行不同的任務。如果行程要完成的任務很多，這樣需很多線程，也要呼叫很多核心，在多核或多CPU，或支援Hyper-threading的CPU上使用多線程程式設計的好處是顯而易見的，即提高了程式的執行吞吐率。以人工作的樣子想像，核心相當於人，人越多則能同時處理的事情越多，而線程相當於手，手越多則工作效率越高。在單CPU單核的電腦上，使用多線程技術，也可以把行程中負責I/O處理、人機互動而常被阻塞的部分與密集計算的部分分開來執行，編寫專門的workhorse線程執行密集計算，雖然多工比不上多核，但因為具備多線程的能力，從而提高了程式的執行效率。

狀態

執行緒有四種基本狀態，分別為：

• 產生（spawn）
• 阻塞（block）
• 非阻塞（unblock）
• 結束（finish）

線程包含要素

• 線程內核物件(thread kernel object)
• 線程環境塊(thread environment block, TEB)
• 用戶模式棧(user-mode stack)（unblock）
• 內核模式棧(kernal-mode stack)(thread environment block, TEB)
• DLL線程連接(attach)和線程分離(detach)通知(kernal-mode stack)

不同平台的線程

UNIX International線程

UNIX International線程簡介

SUN Solaris作業系統使用的線程叫做UNIX International線程，支援內核線程、輕權行程和用戶線程。一個行程可有大量用戶線程；大量用戶線程復用少量的輕權行程，輕權行程與內核線程一一對應。用戶級線程在呼叫核心服務時（如檔案讀寫），需要「捆綁（bound）」在一個LWP上。永久捆綁（一個LWP固定被一個用戶級線程佔用，該LWP移到LWP池之外）和臨時捆綁（從LWP池中臨時分配一個未被佔用的LWP）。在呼叫系統服務時，如果所有LWP已被其他用戶級線程所佔用（捆綁），則該線程阻塞直到有可用的LWP。如果LWP執行系統線程時阻塞（如read()呼叫），則當前捆綁在LWP上的用戶級線程也阻塞。

UNIX International線程的有關API

UNIX International線程的標頭檔是<thread.h>。

建立用戶級線程

int thr_create(void * stack_base, size_t stack_size, void *(*start_routine，void *), void * arg, long flags, thread_t * new_thr);

其中flags包括：THR_BOUND（永久捆綁）, THR_NEW_LWP（建立新LWP放入LWP池），若兩者同時指定則建立兩個新LWP，一個永久捆綁而另一個放入LWP池。

等待用戶級線程

int thr_join(thread_t wait_for, thread_t *dead, void **status);

掛起用戶級線程

int thr_suspend(thread_t thr);

繼續用戶級線程

int thr_continue(thread_t thr);

登出用戶級線程

void thr_exit(void *status);

返回當前用戶級線程的線程識別碼

thread_t thr_self( void );

POSIX線程

主條目：pthread

POSIX線程簡介

POSIX線程（POSIX threads），簡稱Pthreads，是線程的POSIX標準。該標準定義了建立和操縱線程的一整套API。在類Unix作業系統（Unix、Linux、Mac OS X等）中，都使用Pthreads作為作業系統的線程。Windows作業系統也有其移植版pthreads-win32。

POSIX線程的有關API

Pthreads線程的標頭檔是<pthread.h>。

建立用戶級線程

int pthread_create(pthread_t * thread, const pthread_attr_t * attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg);

等待用戶級線程

int pthread_join(pthread_t thread, void ** retval);

登出用戶級線程

void pthread_exit(void *retval);

返回當前用戶級線程的線程識別碼

pthread_t pthread_self(void);

用戶級線程的取消

int pthread_cancel(pthread_t thread);

Win32線程

Win32線程簡介

Win32線程是Windows API的一部分，上下文包括：暫存器、核心棧、線程環境塊和用戶棧。

Win32線程的有關API

Win32線程的標頭檔是<Windows.h>，僅適用於Windows作業系統。

建立用戶級線程

HANDLE WINAPI CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, SIZE_T dwStackSize, LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParameter, DWORD dwCreationFlags, LPDWORD lpThreadId);

結束本線程

VOID WINAPI ExitThread(DWORD dwExitCode);

掛起指定的線程

DWORD WINAPI SuspendThread( HANDLE hThread );

恢復指定線程執行

DWORD WINAPI ResumeThread(HANDLE hThread);

等待線程執行完畢

DWORD WINAPI WaitForSingleObject(HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds);

返回當前線程的線程識別碼

DWORD WINAPI GetCurrentThreadId(void);

返回當前線程的線程控制代碼

HANDLE WINAPI GetCurrentThread(void);

跨平台的線程

C++11線程

主條目：Thread (C++標準庫)

C++11線程簡介

2011年8月12日，國際標準化組織（ISO）發佈了第三個C++標準，即ISO/IEC 14882:2011，簡稱ISO C++ 11標準。該標準第一次把線程的概念引入C++標準庫。Windows平台執行的VS2012和Linux平台執行的g++4.7，都完美支援C++11線程。

C++11線程的有關函數

C++ 11線程的標頭檔是<thread>。

建立線程

std::thread::thread(Function&& f, Args&&... args);

等待線程結束

std::thread::join();

脫離線程控制

std::thread::detach();

交換線程

std::thread::swap(thread& other);

C11線程

C11線程簡介

2011年12月8日，國際標準化組織（ISO）發佈了第三個C語言標準，即ISO 9899:2011，簡稱ISO C 11標準。該標準第一次把線程的概念引入C語言標準庫。

C11線程僅僅是個「建議標準」，也就是說100%遵守C11標準的C編譯器是可以不支援C11線程的。根據C11標準的規定，只要編譯器預定義了 __STDC_NO_THREADS__(C11)，就可以沒有<threads.h>標頭檔，自然也就也沒有下列函數。

C11線程的有關函數

C11線程的標頭檔是<threads.h>。

建立線程

int thrd_create(thrd_t *thr, thrd_start_t func, void *arg);

結束本線程

_Noreturn void thrd_exit( int res );

等待線程執行完畢

int thrd_join(thrd_t thr, int *res);

返回當前線程的線程識別碼

thrd_t thrd_current();

Java線程

1. 最簡單的情況是，Thread/Runnable的run()方法執行完畢，自行終止。
2. 對於更複雜的情況，比如有迴圈，則可以增加終止標記變數和任務終止的檢查點。
3. 最常見的情況，也是為了解決阻塞不能執行檢查點的問題，用中斷來結束線程，但中斷只是請求，並不能完全保證線程被終止，需要執行線程協同處理。
4. IO阻塞和等鎖情況下需要通過特殊方式進行處理。
5. 使用Future類的cancel()方法呼叫。
6. 呼叫線程池執行器的shutdown()和shutdownNow()方法。
7. 守護線程會在非守護線程都結束時自動終止。
8. Thread有stop()方法，但已不推薦使用。

參見

• 多線程