17、并行编程模型：原理、机制与新兴方法

并行编程模型：原理、机制与新兴方法

1. 线程状态与数据可见性

线程在其生命周期中会经历多种状态，这些状态以及它们之间的转换关系可以用图来表示。线程的状态主要包括新创建（new）、运行（running）、等待（waiting）、可执行（executable）和已完成（finished）。状态之间的转换通过诸如唤醒（wake up）、中断（interrupt）、分配（assign）、启动（start）和阻塞（block）等操作实现。

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(new):::process -->|start| B(running):::process
    B -->|interrupt| C(waiting):::process
    C -->|wake up| D(executable):::process
    D -->|assign| B
    B -->|end| E(finished):::process
    B -->|block| C

在数据可见性方面，一个进程中的不同线程共享一个公共地址空间。这意味着程序的全局变量和所有动态分配的数据对象可以被该进程的任何线程访问，无论哪个线程分配了这些对象。然而，每个线程都有一个私有的运行时栈，用于控制该线程的函数调用并存储这些函数的局部变量。运行时栈上的数据是相应线程的本地数据，其他线程无法直接访问。虽然原则上可以通过传递地址来让其他线程访问，但这很危险，因为