线程相关描述

本文详细介绍了Java中多线程的概念、实现方式及其核心方法。包括进程与线程的区别、多线程的生命周期、实现多线程的方式以及线程间的同步机制等。
1,进程:每个进程都有独立的代码和数据空间,一个进程包含多个线程,进程是资源分配的最小单位。
线程:同一类线程共享代码和数据空间,每个 线程有独立的运行栈和程序计数器。线程是CPU调度的最小单位。
主线程:JVM调用程序main()所产生的线程。
当前线程:Thread.currentThread()
后台线程:守护线程,和用户线程的区别在于,是否等待主线程依赖于主线程的结束而结束。可以isDaemon()和setDaemon()来判断和设置
前台线程:接受后台线程服务的线程。
2,
线程和进程一样分为五个阶段:创建、就绪、运行、阻塞、终止。
多进程是指操作系统能同时运行多个任务(程序)。
多线程是指在同一程序中有多个顺序流在执行。
3,
java中实现多线程
Thread Runable接口 Callable接口

4,锁相关
每个对象有且只有一个锁(lock)与之相关联。
实现同步,开销很大,甚至可能造成死锁。
synchronized关键字取得的锁是对象(lock)。
作用域:如果被其修饰的属性,方法,代码块都是静态的,则该类的所有实例对象关联相同的锁。否则各个实例之间的锁互不相干。
谁拿到锁,谁就可以执行其控制的代码。
一个线程获得锁,当在一个同步方法中访问另外对象上的同步方法时,会获取这两个对象锁

5,常用函数
sleep(long millis);让出CPU,线程休眠,保持锁
join();所在主线程需要等待该线程终止后才能结束。
yield()如有相同优先级的线程处于可运行状态,则使当前运行的线程回到可运行状态,重新调度
setPriority():更改线程优先级,默认有1,5,10三个级别
interrupt();给线程发送一个中断信号。
obj.wait(),obj.notify()必须要与synchronized(obj)一起使用,wait()和notify()是针对已经获取了obj锁的线程进行操作。
wait()是释放对象锁,同时本线程休眠,
notify()是对对象的锁的唤醒操作,本线程正常结束后,jvm在wait()对象锁的线程中随机选取一线程,赋予其对象锁

6,在java中,每次程序运行至少启动两个线程,一个是main线程,一个是垃圾收集线程。
<think> 根据用户的要求,用户希望查找关于NachOS线程描述实验的详细介绍。结合提供的引用内容,我们可以从实验目的、实验内容、实验过程等方面进行介绍。引用[1]提到了实验目的和内容,引用[2]和引用[3]则补充了实验的具体细节。 实验目的: (1)通过阅读相关源码,掌握NachOS调度的数据结构和实现过程; (2)对NachOS线程描述进行完善,增加关于调度的内容; (3)掌握NachOS线程调度的算法。 实验内容: (1)在NachOS线程描述中增加调度优先级的数据成员,并完善就绪队列管理的成员方法; (2)实现基于优先级的FCFS调度(先来先服务调度)。 实验过程(根据引用内容补充): 1. 线程描述完善:在NachOS线程数据结构中增加优先级成员变量,并修改线程初始化函数以支持优先级设置。 2. 就绪队列管理:修改就绪队列的数据结构(例如使用优先队列)来支持按优先级排序。 3. 调度算法实现:修改调度器,使其在选择下一个运行的线程时,从就绪队列中选取优先级最高的线程(如果优先级相同,则按照FCFS原则)。 4. 上下文切换:在调度过程中,当需要切换线程时,使用NachOS提供的上下文切换函数SWITCH()。该函数负责保存和恢复寄存器状态(引用[3]提到SWITCH()函数涉及寄存器的分配,依赖于机器架构)。 5. 调试与验证:通过创建多个具有不同优先级的线程,观察它们的执行顺序是否符合预期。 另外,引用[2]提到在实验过程中会使用gdb调试工具来跟踪NachOS的执行,查看关键函数的地址(如InterruptEnable、SimpleThread、ThreadFinish、ThreadRoot)和线程对象的地址(主线程和子线程),并分析SWITCH函数返回时的地址。 具体到线程上下文切换(引用[3]): - Nachos定义了一个ThreadRoot()函数,该函数是线程开始执行时的入口点。当线程第一次被调度执行时,会从ThreadRoot()开始运行。 - SWITCH()函数用于保存当前线程的上下文并切换到下一个线程的上下文。它保存了当前线程的寄存器状态,然后加载下一个线程的寄存器状态,最后通过ret指令返回,此时程序计数器(PC)会跳转到新线程的下一条指令地址。 注意:在NachOS中,线程的上下文切换(SWITCH)是直接通过汇编代码实现的,因为它需要直接操作寄存器。ThreadRoot()函数则负责初始化线程的执行环境,并调用线程的实际函数(如SimpleThread)。 综上所述,NachOS线程描述实验主要涉及线程数据结构的扩展(添加优先级)、就绪队列的修改以及基于优先级的调度算法的实现。同时,通过调试工具深入理解线程的创建、切换和销毁过程。 根据要求,生成相关问题: </think> 根据提供的引用内容,NachOS线程描述实验主要涉及以下核心内容: ### 实验目的[^1][^3] 1. **掌握调度数据结构**:通过阅读源码理解NachOS线程调度的底层实现 2. **完善线程描述**:在现有线程数据结构中增加调度相关的成员变量 3. **实现调度算法**:掌握并实现基于优先级的线程调度机制 ### 实验内容[^1][^2] 1. **线程数据结构扩展**: - 在`Thread`类中添加`priority`成员变量 - 修改线程初始化函数支持优先级设置 - 示例代码片段: ```cpp class Thread { int priority; // 新增优先级字段 // 原有成员... }; ``` 2. **就绪队列改造**: - 将普通队列改为优先队列(最小堆/最大堆) - 实现基于优先级的FCFS(先来先服务)调度 3. **上下文切换分析**[^2][^3]: - 使用GDB调试工具跟踪`SWITCH()`和`ThreadRoot()`函数 - 分析线程切换时的寄存器状态变化 - 获取关键函数地址: ```bash (gdb) print InterruptEnable (gdb) print ThreadRoot ``` ### 关键函数说明 | 函数名 | 作用描述 | |-----------------|--------------------------------------------------------------------------| | `SWITCH()` | 保存当前线程上下文,恢复目标线程寄存器状态(依赖具体机器架构)[^3] | | `ThreadRoot()` | 线程启动入口点,初始化线程执行环境后跳转到目标函数[^3] | | `ThreadFinish()`| 线程结束时的清理函数,释放资源并触发调度 | ### 实验流程[^1][^2] 1. 编译NachOS(需32位Linux环境) 2. 扩展线程数据结构 3. 实现优先级调度器: ```cpp Scheduler::FindNextToRun() { return priorityQueue.dequeue(); // 从优先队列取出最高优先级线程 } ``` 4. 使用GDB跟踪: - 定位主线程/子线程对象地址 - 分析`SWITCH()`返回地址指向的代码位置 - 验证上下文切换后PC寄存器变化 ### 难点解析 1. **寄存器保存机制**:`SWITCH()`需保存PC、SP等关键寄存器到线程控制块 2. **优先级反转问题**:高优先级线程等待低优先级线程释放资源时的解决方案 3. **机器相关性**:不同架构(MIPS/i386等)的上下文切换实现差异[^3]
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