Question

用户级线程和内核级线程的区别

Answer 1

内核级线程是操作系统内核实现、管理和调度的一种线程。由于有操作系统管理，所以操作系统是知道线程的存在，并为其安排时间片，管理与其有关的内核对象。因为内核级线程是由内核来管理，所以每次线程创建、切换都要执行一个模式切换例程，所以内核级线程效率比较低，而且内核级线程的调度是由操作系统的设计者来决定的，所以缺乏灵活性。但是内核级线程有一个有点就是当一个进程的某个线程因为一个系统调用或者缺页中断而阻塞时，不会导致该进程的所有线程阻塞。

内核级线程的优点： 较好的并行能力，一个进程内的线程阻塞不会影响该进程内的其他线程
内核级线程的缺点： 线程管理的开销过大，缺乏灵活性。

用户级线程是通过运行在用户态的运行时库来管理的，其优点是，线程的一切（包括调度、创建）都可以完全由用户自己决定，所以具有较高的灵活性。而且由于是在用户态上进行管理，所以就省去了内核管理的开销，所以具有高效率。 但是用户级线程有一个致命的缺点：一个进程内的某一个线程阻塞将导致整个进程内的所有线程全部阻塞。而且由于用户级线程没有时间片概念，所以每个线程必须运行一段时间后将CPU让个其他的线程使用，否则，该线程将独占CPU。

用户级线程的优点： 有较高的灵活性和高效率
用户级线程的缺点： 较差并发能力

由于两种线程通常都不能满足用户的需要，所以一些研究者开始研究新型的线程系统，比较好的线程系统是1993年几个国外的研究者提出的 调度程序激活机制的线程实现方法。

这种方法是介于内核级线程和用户级线程之间的一种线程，同时具有两种线程的优点。

Answer 2

（1）内核支持线程是OS内核可感知的，而用户级线程是OS内核不可感知的。
（2）用户级线程的创建、撤消和调度不需要OS内核的支持，是在语言（如Java）这一级处理的；而内核支持线程的创建、撤消和调度都需OS内核提供支持，而且与进程的创建、撤消和调度大体是相同的。
（3）用户级线程执行系统调用指令时将导致其所属进程被中断，而内核支持线程执行系统调用指令时，只导致该线程被中断。
（4）在只有用户级线程的系统内，CPU调度还是以进程为单位，处于运行状态的进程中的多个线程，由用户程序控制线程的轮换运行；在有内核支持线程的系统内，CPU调度则以线程为单位，由OS的线程调度程序负责线程的调度。
（5）用户级线程的程序实体是运行在用户态下的程序，而内核支持线程的程序实体则是可以运行在任何状态下的程序。
内核线程的优点：
（1）当有多个处理机时，一个进程的多个线程可以同时执行。
缺点：
（1）由内核进行调度。
用户进程的优点：
（1） 线程的调度不需要内核直接参与，控制简单。
（2） 可以在不支持线程的操作系统中实现。
（3） 创建和销毁线程、线程切换代价等线程管理的代价比内核线程少得多。
（4） 允许每个进程定制自己的调度算法，线程管理比较灵活。这就是必须自己写管理程序，与内核线程的区别
（5） 线程能够利用的表空间和堆栈空间比内核级线程多。
（6） 同一进程中只能同时有一个线程在运行，如果有一个线程使用了系统调用而阻塞，那么整个进程都会被挂起。另外，页面失效也会产生同样的问题。
缺点：
（1）资源调度按照进程进行，多个处理机下，同一个进程中的线程只能在同一个处理机下分时复用