线程的上下文存储在哪里

线程的上下文信息存储在内核空间称为线程控制块（Thread Control Block，简称 TCB）的数据结构中。线程控制块中包含了线程在内核态和用户态的各种状态信息，如寄存器值、程序计数器、栈指针、优先级、状态等

当线程切换发生时，操作系统会保存当前线程在内核态以及用户态的上下文信息到对应线程控制块中，并从下一个要执行的线程的线程控制块中恢复其上下文信息。当我们说“用户态上下文信息会被保存在内核空间的数据结构中即TCB”时，我们是在讨论线程从用户态切换到内核态的情况，比如在进行系统调用或者处理硬件中断时。在这种情况下，当前线程的用户态上下文（如寄存器值、程序计数器等）需要被保存到TCB中，以便线程从内核态返回用户态时可以恢复执行

如果线程尚未发生切换，那么TCB中是不会保存用户态信息的。线程的用户态上下文信息只有在线程从用户态切换到内核态时（如进行系统调用或处理硬件中断）才会被保存到TCB中

线程切换步骤拆解

• os触发线程切换：线程切换通常由操作系统的调度器触发，可能的原因包括时间片用完、线程阻塞等。

• 进入内核态：线程切换需要操作系统内核的支持，并且需要保存用户态信息到内核态，因此进入内核态。如果切换触发时线程在用户态运行，那么从用户态陷入内核态这个过程会导致明显的性能开销

  • 保存当前线程的用户态和内核态上下文到TCB 开销，以便在下次恢复执行时能够从中断点继续。上下文信息包括程序计数器、寄存器值、栈指针等，这将产生性能开销

  • 内存复制开销：当从用户态陷入内核态执行系统调用时，需要将系统调用的参数从用户空间复制到内核空间，以及将系统调用的结果从内核空间复制回用户空间。这个过程涉及到内存的读写操作，会产生一定的性能开销。

  • 特权级变更：内核态和用户态具有不同的特权级别，内核态具有更高的权限，可以访问所有硬件资源和内存区域。在从用户态切换到内核态时，需要修改处理器的特权级别，这个过程需要处理器执行特定的指令，会带来额外的开销。

• 选择下一个要运行的线程并恢复执行：操作系统调度器会根据调度算法选择下一个要运行的线程。在开始执行新线程之前，需要恢复新线程的TCB，包括程序计数器、寄存器值、栈指针等。这将产生性能开销

加粗部分体现了线程切换的主要开销

协程切换的优势体现在哪里

协程上下文信息（如寄存器值、程序计数器、栈指针等）通常保存在用户空间的协程数据结构中

在进行协程切换时，协程运行时系统（可能是编程语言或库提供的）会负责保存当前协程的上下文信息，并从下一个要运行的协程的数据结构中恢复其上下文信息。这个过程完全在用户空间进行，不涉及内核态和用户态的切换。

当用户态的协程切换时，关联的内核态线程的TCB会发生什么变化？没什么变化。协程的切换只需要由协程运行时系统保存旧上下文，恢复新上下文，在这个过程中，线程的用户态栈指针会被协程运行时系统修改以指向新协程的栈空间，从而使线程能够在用户空间继续执行

总结

• 线程切换：用户态和内存态的上下文都需要在内核空间保存和恢复
• 协程切换：用户态上下文由协程runtime负责保存和恢复，线程在内核态的TCB不需要做任何变动，线程对用户态的协程切换完全无感