我们都知道，进程是运转中的程序，是为了在CPU上实现多道编程而发明的一个概念。但是进程在一个时间只能干一件事情，如果想要同时干两件或者多件事情，例如同时看两场电影，我们自然会想到传说中的分身术，就像孙悟空那样可以变出多个真身。虽然我们在现实中无法分身，但进程却可以办到，办法就是线程。线程就是我们为了让一个进程能够同时干多件事情而发明的“分身术”。
一、线程基础
1、线程概念
线程是进程的“分身”，是进程里的一个执行上下文或执行序列。of course,一个进程可以同时拥有多个执行序列。这就像舞台，舞台上可以有多个演员同时出场，而这些演员和舞台就构成了一出戏。类比进程和线程，每个演员是一个线程，舞台是地址空间，这样同一个地址空间中的所有线程就构成了进程。在线程模式下，一个进程至少有一个线程，也可以有多个线程，如下图所示：
将进程分解为线程可以有效地利用多处理器和多核计算机。例如，当我们使用Microsoft Word时，实际上是打开了多个线程。这些线程一个负责显示，一个负责接收输入，一个定时进行存盘…这些线程一起运转，让我们感觉到输入和显示同时发生，而不用键入一些字符等待一会儿才显示到屏幕上。在不经意间，Word还能定期自动保存。
2、线程管理
由于线程间共享一个进程空间，因此，许多资源是共享的（这部分资源不需要存放在线程控制块中）。但又因为线程是不同的执行序列，总会有些不能共享的资源。一般情况下，统一进程内的线程间共享和独享资源的划分如下表所示：
3、线程模型
现代操作系统结合了用户态和内核态的线程模型，其中用户态的执行系统负责进程内部在非阻塞时的切换，而内核态的操作系统则负责阻塞线程的切换，即同时实现内核态和用户态线程管理。其中，内核态线程数量极少，而用户态线程数量较多。每个内核态线程可以服务一个或多个用户态线程。换句话说，用户态线程会被多路复用到内核态线程上。
4、多线程的关系
推出线程模型的目的就是实现进程级并发，因为在一个进程中通常会出现多个线程。多个线程共享一个舞台，时而交互，时而独舞。但是，共享一个舞台会带来不必要的麻烦，这些麻烦归结到下面两个根本问题：
-
线程之间如何通信？
-
线程之间如何同步？
二、线程同步
1、同步的原因和目的
出现上述问题原因在于两点：一是线程之间共享的全局变量；二是线程之间的相对执行顺序是不确定的。针对第一点，如果所有资源都不共享，那就违背了进程和线程设计的初衷：资源共享、提高资源利用率。针对第二点，需要让线程之间的相对执行顺序在需要的时候可以确定。
2、同步的方式
-
竞争：两个或多个线程争相执行同一段代码或访问同一资源的现象。
-
临界区：可能造成竞争的共享代码段或资源。
-
互斥：在任何时刻都能有一个线程在临界区中的现象。（一次只有一个人使用共享资源，其他人皆排除在外）
【锁】：
锁有两个基本操作：上锁和解锁。很容易理解，上锁就是将锁锁上，其他人进不来；解锁就是你做的事情做完了，将锁打开，别的人可以进去了。解锁只有一个步骤那就是打开锁，而上锁有两个步骤：一是等待锁达到打开状态，二是获得锁并锁上。显然，上锁的两个操作应该是原子操作，不能分开。
【信号量】：
信号量（Semaphore）是一个计数器，其取值为当前累积的信号数量。它支持两个操作：加法操作up和减法操作down。执行down减法操作时，请求该信号量的一个线程会被挂起；而执行up加法操作时，会叫醒一个在该信号量上面等待的线程。down和up操作在历史上被称为P和V操作，是操作系统中最重要的同步原语的两个基本操作。
有些房间，可以同时容纳n个人，比如厨房。也就是说，如果人数大于n，多出来的人只能在外面等着。这好比某些内存区域，只能供给固定数目的线程使用。这时的解决方法，就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙，出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了，就知道必须在门口排队等着了。这种做法就叫做"信号量"，用来保证多个线程不会互相冲突。
转自：https://www.cnblogs.com/edisonchou/p/5037403.html