进程、线程、协程三者之间的联系与区别

进程、线程、协程三者之间的联系与区别

 

一、进程

    进程，直观点说，保存在硬盘上的程序运行以后，会在内存空间里形成一个独立的内存体，这个内存体有自己独立的地址空间，有自己的堆，上级挂靠单位是操作系统。操作系统会以进程为单位，分配系统资源（CPU时间片、内存等资源），进程是资源分配的最小单位。

 二、线程

 

    线程，有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP），是操作系统调度（CPU调度）执行的最小单位。

 

 

三、协程

    协程是一种用户态的轻量级线程，协程的调度完全由用户控制。协程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。
    协程在子程序内部可中断的，然后转而执行别的子程序，在适当的时候再返回来接着执行。

 

 

四、进程和线程的区别与联系

    并发性：不仅进程之间可以并发执行，同一个进程的多个线程之间也可并发执行。
    拥有资源：进程是拥有资源的一个独立单位，线程不拥有系统资源，但可以访问隶属于进程的资源。
    系统开销：多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。    
    线程和进程在使用上各有优缺点：线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；而进程正相反。同时，线程适合于在SMP机器上运行，而进程则可以跨机器迁移。
    协程和线程区别：协程避免了无意义的调度，由此可以提高性能，但也因此，程序员必须自己承担调度的责任，同时，协程也失去了标准线程使用多CPU的能力。

协程的特点在于是一个线程执行，那和多线程比，协程有何优势？
    1.极高的执行效率：因为子程序切换不是线程切换，而是由程序自身控制，因此，没有线程切换的开销，和多线程比，线程数量越多，协程的性能优势就越明显；
    2.不需要多线程的锁机制：因为只有一个线程，也不存在同时写变量冲突，在协程中控制共享资源不加锁，只需要判断状态就好了，所以执行效率比多线程高很多。

【联系】：线程与进程的联系

    1.一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程；

    2.资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源；

    3.处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程；

    4.线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。

 

    操作系统的设计，因此可以归结为三点：

    （1）以多进程形式，允许多个任务同时运行；

    （2）以多线程形式，允许单个任务分成不同的部分运行；

    （3）提供协调机制，一方面防止进程之间和线程之间产生冲突，另一方面允许进程之间和线程之间共享资源。

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