執行緒

「執行緒」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

執行緒（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。一條執行緒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執行緒，每條執行緒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），但輕量行程更多指核心執行緒（kernel thread），而把使用者執行緒（user thread）稱為執行緒。

執行緒是獨立排程和分派的基本單位。執行緒可以為作業系統核心排程的核心執行緒，如Win32執行緒；由使用者行程自行排程的使用者執行緒，如Linux平台的POSIX Thread；或者由核心與使用者行程，如Windows 7的執行緒，進行混合排程。

同一行程中的多條執行緒將共享該行程中的全部系統資源，如虛擬位址空間，檔案描述子和訊號處理等等。但同一行程中的多個執行緒有各自的呼叫棧（call stack），自己的暫存器環境（register context），自己的執行緒本地儲存（thread-local storage）。

一個行程可以有很多執行緒來處理，每條執行緒並列執行不同的任務。如果行程要完成的任務很多，這樣需很多執行緒，也要呼叫很多核心，在多核或多CPU，或支援Hyper-threading的CPU上使用多執行緒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，而執行緒相當於手，手越多則工作效率越高。在單CPU單核的電腦上，使用多執行緒技術，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執行緒執行密集計算，雖然多工比不上多核，但因為具備多執行緒的能力，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）

執行緒包含要素

• 執行緒核心物件(thread kernel object)
• 執行緒環境塊(thread environment block, TEB)
• 使用者模式棧(user-mode stack)（unblock）
• 核心模式棧(kernal-mode stack)(thread environment block, TEB)
• DLL執行緒連接(attach)和執行緒分離(detach)通知(kernal-mode stack)

不同平台的執行緒

UNIX International執行緒

UNIX International執行緒簡介

SUN Solaris作業系統使用的執行緒叫做UNIX International執行緒，支援核心執行緒、輕權行程和使用者執行緒。一個行程可有大量使用者執行緒；大量使用者執行緒復用少量的輕權行程，輕權行程與核心執行緒一一對應。使用者級執行緒在呼叫核心服務時（如檔案讀寫），需要「捆綁（bound）」在一個LWP上。永久捆綁（一個LWP固定被一個使用者級執行緒占用，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占用的LWP）。在呼叫系統服務時，如果所有LWP已被其他使用者級執行緒所占用（捆綁），則該執行緒阻塞直到有可用的LWP。如果LWP執行系統執行緒時阻塞（如read()呼叫），則當前捆綁在LWP上的使用者級執行緒也阻塞。

UNIX International執行緒的有關API

UNIX International執行緒的標頭檔是<thread.h>。

建立使用者級執行緒

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。

等待使用者級執行緒

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

掛起使用者級執行緒

int thr_suspend(thread_t thr);

繼續使用者級執行緒

int thr_continue(thread_t thr);

登出使用者級執行緒

void thr_exit(void *status);

返回當前使用者級執行緒的執行緒識別碼

thread_t thr_self( void );

POSIX執行緒

主條目：pthread

POSIX執行緒簡介

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

POSIX執行緒的有關API

Pthreads執行緒的標頭檔是<pthread.h>。

建立使用者級執行緒

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

等待使用者級執行緒

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

登出使用者級執行緒

void pthread_exit(void *retval);

返回當前使用者級執行緒的執行緒識別碼

pthread_t pthread_self(void);

使用者級執行緒的取消

int pthread_cancel(pthread_t thread);

Win32執行緒

Win32執行緒簡介

Win32執行緒是Windows API的一部分，上下文包括：暫存器、核心棧、執行緒環境塊和使用者棧。

Win32執行緒的有關API

Win32執行緒的標頭檔是<Windows.h>，僅適用於Windows作業系統。

建立使用者級執行緒

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

結束本執行緒

VOID WINAPI ExitThread(DWORD dwExitCode);

掛起指定的執行緒

DWORD WINAPI SuspendThread( HANDLE hThread );

恢復指定執行緒執行

DWORD WINAPI ResumeThread(HANDLE hThread);

等待執行緒執行完畢

DWORD WINAPI WaitForSingleObject(HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds);

返回當前執行緒的執行緒識別碼

DWORD WINAPI GetCurrentThreadId(void);

返回當前執行緒的執行緒控制代碼

HANDLE WINAPI GetCurrentThread(void);

跨平台的執行緒

C++11執行緒

主條目：Thread (C++標準庫)

C++11執行緒簡介

2011年8月12日，國際標準化組織（ISO）發布了第三個C++標準，即ISO/IEC 14882:2011，簡稱ISO C++ 11標準。該標準第一次把執行緒的概念引入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執行緒。

C++11執行緒的有關函式

C++ 11執行緒的標頭檔是<thread>。

建立執行緒

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

等待執行緒結束

std::thread::join();

脫離執行緒控制

std::thread::detach();

交換執行緒

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

C11執行緒

C11執行緒簡介

2011年12月8日，國際標準化組織（ISO）發布了第三個C語言標準，即ISO 9899:2011，簡稱ISO C 11標準。該標準第一次把執行緒的概念引入C語言標準庫。

C11執行緒僅僅是個「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執行緒的。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式。

C11執行緒的有關函式

C11執行緒的標頭檔是<threads.h>。

建立執行緒

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

結束本執行緒

_Noreturn void thrd_exit( int res );

等待執行緒執行完畢

int thrd_join(thrd_t thr, int *res);

返回當前執行緒的執行緒識別碼

thrd_t thrd_current();

Java執行緒

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，用中斷來結束執行緒，但中斷只是請求，並不能完全保證執行緒被終止，需要執行執行緒協同處理。
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. 呼叫執行緒池執行器的shutdown()和shutdownNow()方法。
7. 守護執行緒會在非守護執行緒都結束時自動終止。
8. Thread有stop()方法，但已不推薦使用。

參見

• 多執行緒