Thread Libraries

• 工程師利用Thread Libraries提供的API去新增和管理threads。
• 有兩種主要的執行方式：

1. 直接存在使用者空間中。
2. 存在kernel-level的空間中，再由OS支持、調用。

Pthreads

• 可以提供給user-level與kernel-level。
• 新增吉同步執行緒的標準是POSIX。
• Pthreads是定義不是實作。
• thread library的行為由API決定，而執行方面則取決於thread library的發展。

Java Threads

• 由JVM所管理。
• 依照OS給予什麼thread，便實行什麼樣的thread。
• 有兩種新增方式：

1. 繼承Thread類別
2. 用Runnable interface產生的間接thread。

Implicit Threading

• 由compolers和run-time libraries負責管理與新增執行緒，並非由程式負責。
• 有三種方法執行:

1. Thread Pools
2. OpenMP
3. Grand Central Dispatch

Thread Pools

• 是一個存放等待被叫去工作的threads的地方。
• 其好處有：

1. 節省去產生一個thread的成本。
2. 可允許thread的大小跟Pool一樣大。
3. 可以同步處理要求，不需要中斷。

OpenMP

• 由compiler處理API，再給C、C++等語言使用。
• 提供平行處理在共享記憶體的環境中。

Grand Central Dispatch

• Mac OS X與iOS OS是使用Apple的技術方法。
• 允許辨識平行部分。
• 管理大部分的細節。
• compiler會分割在block內的data到dispatch queue中，這樣便可以同步執行。
• 有兩種dispatch queue的方法：

1. serial
2. concurrent

Threading Issues

• 系統呼叫的fork()、exec()的語義如何。
• 信號處理：

1. 同步或不同步。

• 目標執行緒的取消：

1. 不同步或延期

fork()與exec()的語義

• 在fork一個thread時，看系統是單一新增呼叫的，還是把所有的threads都複製出來。
• 使用exec的話，便會執行行程中所有的threads.

信號處理

• 使用在UNIX系統中，是UNIX的重要機制。
• 用來通知行程某些事件的發生。
• signal handler用來管理signal：

1. 當某些特定事件發生時，便會產生signal。
2. signal會被傳送到行程。
3. 有兩種處理方式：1-default/2-user-defined

• 如果使用者沒有定義如何處理，就用default，有就依照使用者定義處理。
• single-thread：signal直接由行程處理。
• mutli-thread：有幾種方式可以處理：

1. 把訊號傳到有應用的執行緒上。
2. 把訊號直接傳到所有的執行緒上。
3. 把訊號傳到行程中特定的執行緒中。
4. 選一個執行緒，負責接收所有的訊號。

Thread Cancellation

• 在執行緒結束前將其終止。
• 目標執行緒，就是要被消除的執行緒。
• 有兩種產生的方法：

1. 同步消除
2. 延期消除

• 實際取消執行緒，還是要取決於執行緒當下的狀態。

Thread-Local Storage

• Thread-local storage(TLS)：允許執行緒擁有自己的數據。
• 無法控制執行緒的新增過程。
• local variable：只能在自己的function中被看見。
• TLS中的資料可以被自己以外的function看見。
• 對於每個執行緒來說，TLS都是獨一無二的，不會影響到別人的資料。

Schedular Activations

• 在Many-to-Many跟Two-level通訊要求間，維持適當的kernel threads的數量，再分配給應用程式。
• LWP：在user thread跟kernel thread中間的資料結構，提供虛擬行程的排程。

Windows Threads

• 執行Windows API：API主要給Win 98、Win XP、Win 7等使用。
• 使用One-to-One模組。
• 每個執行緒包含：
  1.執行緒ID
  2.處理器暫存器的表現狀態
  3.具隱私的數據由run-time libraries與dyanamic link libraries所使用。
• 在Windows中用到三種資料結構(thread)：

1. ETHREAD：包含thread所屬行程的指標，有個指標指向KTHREAD。
2. KTHREAD：包含排程跟同步的資料，kernel stack跟指向TEB的指標。
3. TEB(Thread Envrionent block)：包含ID、use stack、thread-local資料庫。

Linux Threads

• 在Linux中，threads被稱作為tasks。
• 透過系統呼叫clone()新增thread。
• clone()允許子task共享父task的address space。