Hilos o hebras

Hilos de ejecución

Un hilo de ejecución o subproceso es una característica que permite a una aplicación efectuar varias tareas a la vez (simultáneamente). Los distintos hilos de ejecución comparten una sucesión de recursos tales como el espacio de memoria, los archivos abiertos, situación de autenticación, etc.

Esta técnica permite facilitar el diseño de una aplicación que debe llevar a cabo diferente funciones simultáneamente. Los hilos de ejecución que comparten los mismos recursos, sumados a estos recursos, son en conjunto conocidos como un proceso. El hecho de que los hilos de ejecución de un mismo proceso compartan los recursos hace que cualquiera de estos hilos pueda modificar éstos. Cuando un hilo cambia un dato en la memoria, los otros hilos acceden a ese dato transformado inmediatamente. Lo que es propio de cada hilo es el contador de programa, la pila de ejecución y el estado de la CPU.

El proceso sigue en ejecución mientras al menos uno de sus hilos de ejecución siga activo. Cuando el proceso finaliza, todos sus hilos de ejecución también han concluido. Así mismo en el momento en el que todos los hilos de ejecución terminan, el proceso no existe más y todos sus recursos son liberados.

Algunos lenguajes de programación tienen características de diseño expresamente creadas para permitir a los programadores lidiar con hilos de ejecución (como Java o Delphi). Otros (la mayoría) desconocen la existencia de hilos de ejecución y éstos deben ser creados mediante llamadas de biblioteca especiales que dependen del sistema operativo en el que estos lenguajes están siendo utilizados (como es el caso del C y del C++).

Funcionalidad de los hilos :

Al igual que los procesos, los hilos poseen un estado de ejecución y pueden sincronizarse entre ellos para evitar dificultades de compartimiento de recursos. Generalmente, cada hilo tiene una tarea concreta y especifica, como forma de extender la eficiencia del uso del procesador.

Estados de un hilo:

Los principales estados de los hilos son: Ejecución, Listo y Bloqueado. No tiene sentido asociar estados de suspensión de hilos ya que es un concepto de proceso. En todo caso, si un proceso está expulsado de la memoria principal (ram), todos sus hilos deberán estarlo ya que todos comparten el espacio de direcciones del proceso.

Ventajas de los hilos contra procesos :

Si bien los hilos son generados a partir de la creación de un proceso, podemos decir que un proceso es un hilo de ejecución, conocido como Monohilo. Pero las ventajas de los hilos se dan cuando hablamos de Multihilos, que es cuando un proceso tiene múltiples hilos de ejecución los cuales realizan actividades distintas, que pueden o no ser cooperativas entre sí. Los beneficios de los hilos se derivan de las implicaciones de rendimiento.

1. Se tarda mucho menos tiempo en crear un hilo nuevo en un proceso existente que en crear un proceso. Algunas investigaciones llevan al resultado que esto es así en un factor de 10.

2. Se tarda mucho menos en terminar un hilo que un proceso, ya que cuando se elimina un proceso se debe eliminar el BCP del mismo, mientras que un hilo se elimina su contexto y pila.

3. Se tarda mucho menos tiempo en cambiar entre dos hilos de un mismo proceso

4. Los hilos aumentan la eficiencia de la comunicación entre programas en ejecución. En la mayoría de los sistemas en la comunicación entre procesos debe intervenir el núcleo para ofrecer protección de los recursos y realizar la comunicación misma. En cambio, entre hilos pueden comunicarse entre sí sin la invocación al núcleo. Por lo tanto, si hay una aplicación que debe implementarse como un conjunto de unidades de ejecución relacionadas, es más eficiente hacerlo con una colección de hilos que con una colección de procesos separados.

Formas de multihilos:

Los sistemas operativos generalmente implementan hilos de dos maneras:

• Multihilo apropiativo: permite al sistema operativo determinar cuándo debe haber un cambio de contexto. La desventaja de esto es que el sistema puede hacer un cambio de contexto en un momento inadecuado, causando un fenómeno conocido como inversión de prioridadesy otros problemas.

•Multihilo cooperativo: depende del mismo hilo abandonar el control cuando llega a un punto de detención, lo cual puede traer problemas cuando el hilo espera la disponibilidad de un recurso. El soporte de hardware para multihilo se encuentra disponible desde hace relativamente poco tiempo. Esta característica fue introducida porIntel en el Pentium 4, bajo el nombre de HyperThreading.