操作系统——多线程
每个线程是CPU使用的一个基本单元：它包括线程ID，PC，寄存器，堆栈。
它与同一进程的其他线程共享代码段，数据段，操作系统资源，但是不共享寄存器，pc以及堆栈，同一进程下的不同线程的寄存器，pc，堆栈是不同的地址空间。
并发编程
数据并行和任务并行
数据并行是一种并行计算的模式，其中数据被分割成多个部分，每个部分在独立的处理单元上同时处理。
任务并行可以是多个线程操作一个数据，主要区别是将任务划分开了，但是操作的是一个数据。
多线程模型
用户态和内核态
大多数应用程序和用户任务在用户态下运行，用户态下运行的程序只能访问自己的地址空间，同时只有在经过操作系统授权后才能使用硬件。
而内核态可以全局访问硬件和内核空间，拥有更高的权限
内核空间通常是操作系统的一部分，它包含了内核代码和数据结构。与内核空间相对应的是用户空间（User Space），用户空间包含运行在操作系统之上的用户程序的代码和数据。
用户线程与内核线程
主要区别：两者使用的内存空间位置不同，用户线程的内存由用户程序管理，而内核线程由操作系统管理。
使用线程库创建的就是用户线程，而使用操作系统函数创建的是内核线程。
用户进程可以访问其自身的内存空间，包括代码段、数据段和堆栈。这是因为操作系统为每个用户进程提供了独立的虚拟内存空间，以确保进程之间的隔离。
内核进程通常具有更高的特权级别，因此它们可以访问所有的内存空间，包括用户空间和内核空间。
内核线程由操作系统直接管理。在这种多对一的映射模型中，多个用户进程共享同一个内核进程的地址空间，内核空间就是一些数据结构和操作硬件的代码。
用户，线程为什么要依靠内核线程（为什么不直接使用用户线程）
当用户线程被阻塞（比如进行IO调用），整个进程被阻塞，操作系统无法感知进程内部被阻塞，操作系统无法直接切换另一个进程，因为控制权在用户空间内。所以用户线程无法完成并发。
常见的线程库，比如java的线程库和POSIX，win32线程库都是使用用户线程映射到内核线程的模型的。当创建用户线程时，内核线程也被创建。其中模型包括：一对一，一对多，多对多模型。
用户线程是如何映射到内核线程的？
当用户线程被创建时，对应的内核线程也被创建，并由内核线程调度器进行管理。用户线程负责在用户空间管理线程的创建，编辑等状态操作以及和内核线程的联系，而内核线程调度器负责在内核空间进行实际的线程调度（中断，多线程并发，切换，抢占）。
- 多对一模型
映射多个用户线程到一个内核线程，不过，如果一个任务阻塞，那么整个模型都会阻塞，并且不能跑在多处理器上。不常用。
- 一对一模型
每个用户线程映射到一个内核线程。在一个线程执行阻塞，其他线程仍然能运行。
但是每个用户线程都会创建一个内核线程，创建内核线程会影响性能。
Linux，windows在用。
- 多对多模型
用户线程想执行，就调用一个内核线程，有一些内核线程放在那里供用户线程选择。
线程库
就是对线程的操作做了一些封装，不同操作系统不同语言都有不同的线程库。
常见的有：C++线程库，java线程库，windows线程库
目前主要使用的三个线程库：
（1）Pthreads：
提供用户级或者内核级操作，是UNIX和Linux操作系统使用的线程库。
（2）Windows：
用于windows操作系统的内核级线程库。
（3）Java：
java线程使用虚拟机的线程，而虚拟机的线程使用操作系统的线程库，windows使用windows线程，Linux使用Pthreads线程库。
多线程创建的两者方式：
（1）异步线程
父线程创建子线程后，父线程就恢复自身的执行，父线程就不知道子线程的执行情况了，他们是独立的。
（2）同步线程
父线程在创建子线程后，会等待子线程返回。
Pthreads线程
使用c的pthread.h开发
windows线程
使用windows.h开发。
多线程问题
（1）信号是由内核进程生成并发送给用户进程的。这可以是由于多种原因，包括以下情况：
-
外部中断：例如，当硬件设备报告错误、设备准备好接收数据、定时器到期等情况时，内核可以生成相应的信号并发送给受影响的用户进程。
-
用户请求：用户进程可以通过执行系统调用（例如，kill）请求操作系统向其他进程发送信号。
-
内核事件：内核可能会在某些情况下生成信号，例如，进程访问了非法内存区域（SIGSEGV信号）、子进程状态发生变化（SIGCHLD信号）等。
内核通过向进程的进程控制块（Process Control Block）或其他相关数据结构中的信号队列发送信号，然后将信号传递给相应的用户进程。用户进程可以注册信号处理函数来响应这些信号，或者使用默认操作来处理它们。
总之，信号通常是由操作系统的内核进程生成并发送给用户进程的，用于通知进程发生了特定事件或条件，以便进程可以采取适当的行动。
（2） 信号处理
信号是由特定事件产生，发送给进程，进程收到信号就会中断，然后执行信号函数一收到就处理。
非法访问内存信号，被除0信号，中断信号。
也有用户自定义的信号。
有对应的信号处理程序。
（3）线程本地存储
就是给一个线程独立的存储区域，就比如javaThread的Local
（4）子线程共享进程内存空间
在一般情况下，当在一个进程中创建线程时，新创建的线程会继承父进程的内存空间，包括全局变量、堆内存、和栈内存。这意味着新线程可以访问和共享父进程中的相同内存区域。这是因为线程是进程内的执行单元，它们通常共享相同的地址空间。
例如，c++创建子线程，子线程可以直接使用全局变量。