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进程、线程、协程三者之间的联系与区别

操作系统 夜阑小雨 103℃ 0评论

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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