33_并发编程-进程/线程/协程

一、进程

    

　　1、定义

 　　具有独立功能的程序在某个数据集合上的一次运行活动，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。 python文件中写了一些代码，这叫做程序，运行这个python文件的时候，这叫做进程。

　　补充：每个进程都有自己的独立内存空间，不同进程通过进程间通信来通信。由于进程比较重量，占据独立的内存，所以上下文进程间的切换开销（栈、寄存器、虚拟内存、文件句柄等）比较大，但相对比较安全。

 

　　2、操作系统概念

　　　　a. 从原理角度看，进程是支持程序执行的一种系统机制，它对处理器上运行程序的活动进行抽象。

　　　　b. 从实现角度看，进程是一种数据结构，用来准确地刻画运行程序的状态和系统动态变化状况。

 

        进程状态的七态模型：

 

　　a. 新建态(new): 进程被创建，尚未进入就绪队列。

　　b. 就绪态(ready): 进程具备运行条件，等待系统分配处理器。

　　c. 挂起就绪态(ready suspend)：进程具备运行条件，但目前在外存中。

　　d. 运行态(running): 进程占有处理器正在运行。

　　e. 终止态(exit): 进程达到正常结束点或被其他原因所终止，下一步将被撤销。

　　f. 等待态(wait): 又称阻塞态或休眠态。进程正在等待某个事件完成，目前不具备运行条件。

　　g. 挂起等待态(blocked suspend): 进程正在等待某个事件完成，并且在外存中

 

　　3、进程概念

 　　 第一，进程是一个实体。每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region）（python的文件）、数据区域（data region）（python文件中定义的一些变量数据）和堆栈（stack region）。文本区域存储处理器执行的代码；数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内存；堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量。

　　第二，进程是一个“执行中的程序”。程序是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时（操作系统执行之），它才能成为一个活动的实体，我们称其为进程。进程是操作系统中最基本、重要的概念。是多道程序系统出现后，为了刻画系统内部出现的动态情况，描述系统内部各道程序的活动规律引进的一个概念,所有多道程序设计操作系统都建立在进程的基础上。

 

　　4、进程特征

　　动态性：进程的实质是程序在多道程序系统中的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的。

　　并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行

　　独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位；

　　异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进

　　结构特征：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。

　　多个不同的进程可以包含相同的程序：一个程序在不同的数据集里就构成不同的进程，能得到不同的结果；但是执行过程中，程序不能发生改变。

 

　　5、进程和程序的区别

  　　程序是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上的一次执行过程，它是一个动态的概念。程序可以作为一种软件资料长期存在，而进程是有一定生命期的。

　　程序是永久的，进程是暂时的。

　　举例：就像qq一样，qq是我们安装在自己电脑上的客户端程序，其实就是一堆的代码文件，我们不运行qq，那么他就是一堆代码程序，当我们运行qq的时候，这些代码运行起来，就成为一个进程了。

　　注意：同一个程序执行两次，就会在操作系统中出现两个进程，所以我们可以同时运行一个软件，分别做不同的事情也不会混乱。比如打开暴风影音，虽然都是同一个软件，但是一个可以播放苍井空，一个可以播放饭岛爱。

　　要想多个进程交替运行，操作系统必须对这些进程进行调度，这个调度也不是随即进行的，而是需要遵循一定的法则，由此就有了进程的调度算法。

 

 二、线程

 

　　线程是进程的一个实体，是cpu调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源（程序计数器，一组寄存器和栈）但是他可与同属于一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。线程间通信主要通过共享内存，上下文切换很快，资源开销较少，但相比进程不够稳定容易丢失数据。

 

三、协程

 

　　协程是一种用户态的轻量级线程，协程的调度完全有用户控制。协成拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时，将寄存器上下文和栈保存到其他地方， 在切回来的时候，恢复先前保存的寄存器上下文和栈，直接操作栈则基本没有内核切换的开销，可以不加锁的访问全局变量，所以上下文的切换非常快。