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进程和线程、协程的区别

时间:2023-03-07 22:11:51浏览次数:44  
标签:协程 用户 线程 切换 进程 CPU

1.进程

  • 进程是程序一次动态执行的过程,是程序运行的基本单位。
  • 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。
  • 进程占据独立的内存,所以上下文进程间的切换开销(栈、寄存器、页表、文件句柄等)比较大,但相对比较稳定安全。协程切换和协程切换

  总结: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。

 

2.线程

  • 线程又叫做轻量级进程,是CPU调度的最小单位。
  • 线程从属于进程,是程序的实际执行者。一个进程至少包含一个主线程,也可以有更多的子线程。
  • 多个线程共享所属进程的资源,同时线程也拥有自己的专属资源。
  • 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。

  总结:线程从属于进程,是程序的实际执行者。一个进程可以有多个线程,最少有一个线程,但一个线程只能有一个进程。

  

 

3.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。
  • 一个线程可以拥有多个协程,协程不是被操作系统内核所管理,而完全是由程序所控制。
  • 与其让操作系统调度,不如我自己来,这就是协程

  总结:协程最主要的作用是在单线程的条件下实现并发的效果,但实际上还是串行的(像yield一样)一个线程可以拥有多个协程,协程不是被操作系统内核所管理,而完全是由程序所控制。

  

 

4.进程多与线程区别

  线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体。线程与进程的区别:

  1、根本区别: 进程是操作系统资源分配和独立运行的最小单位;线程是任务调度和系统执行的最小单位。

  2、地址空间区别: 每个进程都有独立的地址空间,一个进程崩溃不影响其它进程;一个进程中的多个线程共享该 进程的地址空间,一个线程的非法操作会使整个进程崩溃。

  3、上下文切换开销区别: 每个进程有独立的代码和数据空间,进程之间上下文切换开销较大;线程组共享代码和数据空间,线程之间切换的开销较小。

 

5.协程与线程进行区别

  1) 一个线程可以多个协程,一个进程也可以单独拥有多个协程。

  2) 线程进程都是同步机制,而协程则是异步。

  3) 协程能保留上一次调用时的状态,每次过程重入时,就相当于进入上一次调用的状态。

  4)线程是抢占式,而协程是非抢占式的,所以需要用户自己释放使用权来切换到其他协程,因此同一时间其实只有一个协程拥有运行权,相当于单线程的能力。

  5)协程并不是取代线程, 而且抽象于线程之上, 线程是被分割的CPU资源, 协程是组织好的代码流程, 协程需要线程来承载运行, 线程是协程的资源, 但协程不会直接使用线程, 协程直接利用的是执行器(Interceptor), 执行器可以关联任意线程或线程池, 可以使当前线程, UI线程, 或新建新程.。

  6)线程是协程的资源。协程通过Interceptor来间接使用线程这个资源。

 

  注:协程看上去也是子程序,但执行过程中,在子程序内部可中断,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。

  协程,在执行过程中可中断去执行其他任务,执行完毕后再回来继续原先的操作——可以理解为两个或多个程序协同工作。

 

6.进程、线程、协程的对比

  协程既不是进程也不是线程,协程仅仅是一个特殊的函数,协程与进程和线程不是一个维度的。

  一个进程可以包含多个线程,一个线程可以包含多个协程。

  一个线程内的多个协程虽然可以切换,但是多个协程是串行执行的,只能在一个线程内运行,没法利用CPU多核能力。

  协程与进程一样,切换是存在上下文切换问题的。

 

7.举例说明

  有一个老板想要开个工厂进行生产某件商品(例如剪子)。他需要花一些财力物力制作一条生产线,这个生产线上有很多的器件以及材料这些所有的 为了能够生产剪子而准备的资源称之为:进程。

  只有生产线是不能够进行生产的,所以老板的找个工人来进行生产,这个工人能够利用这些材料最终一步步的将剪子做出来,这个来做事情的工人称之为:线程

  这个老板为了提高生产率,想到3种办法:

  方式 1

  在这条生产线上多招些工人,一起来做剪子,这样效率是成倍増长,即单进程 多线程

  方式 2

  老板发现这条生产线上的工人不是越多越好,因为一条生产线的资源以及材料毕竟有限,所以老板又花了些财力物力购置了另外一条生产线,然后再招些工人这样效率又再一步提高了,即多进程 多线程

  方式 3

  老板发现,现在已经有了很多条生产线,并且每条生产线上已经有很多工人了(即程序是多进程的,每个进程中又有多个线程),为了再次提高效率,老板想了个损招,

  规定:如果某个员工在上班时临时没事或者再等待某些条件(比如等待另一个工人生产完谋道工序 之后他才能再次工作) ,那么这个员工就利用这个时间去做其它的事情, 那么也就是说:如果一个线程等待某些条件,可以充分利用这个时间去做其它事情,这就是:协程

 

8.上下文切换

  进程的切换者是操作系统,切换时机是根据操作系统自己的切换策略,用户是无感知的。进程的切换内容包括页全局目录、内核栈、硬件上下文,切换内容保存在内存中。进程切换过程是由“用户态到内核态到用户态”的方式,切换效率低。

  线程的切换者是操作系统,切换时机是根据操作系统自己的切换策略,用户无感知。线程的切换内容包括内核栈和硬件上下文。线程切换内容保存在内核栈中。线程切换过程是由“用户态到内核态到用户态”, 切换效率中等。协程的切换者是用户(编程者或应用程序),切换时机是用户自己的程序所决定的。

  协程的切换内容是硬件上下文,切换内存保存在用户自己的变量(用户栈或堆)中。协程的切换过程只有用户态,即没有陷入内核态,因此切换效率高。

 

9.CPU 时间分片

  时间片即CPU分配给各个程序的时间,每个进程被分配一个时间段,称作它的时间片,即该进程允许运行的时间,使各个程序从表面上看是同时进行的。

  如果在时间片结束时进程还在运行,则CPU将被剥夺并分配给另一个进程。如果进程在时间片结束前阻塞或结束,则CPU当即进行切换。而不会造成CPU资源浪费。

  在宏观上:我们可以同时打开多个应用程序,每个程序并行不悖,同时运行。

  但在微观上:由于只有一个CPU,一次只能处理程序要求的一部分,如何处理公平,一种方法就是引入时间片,每个程序轮流执行。

  • 线程是CPU调度的基本单位
  • 进程是CPU分配资源的基本单位
  • CPU时间片是直接分配给线程的,线程拿到CPU时间片就能执行了
  • CPU时间片不是先分给进程然后再由进程分给进程下的线程的。
  • 所有的进程并行,线程并行都是看起来是并行,其实都是CPU片轮换使用。
  • 线程分到了CPU时间片,就可以认为这个线程所属的进程在运行,这样就看起来是进程并行。
  • 线程也一样。

 

参考: https://blog.csdn.net/WuDan_1112/article/details/125569106

标签:协程,用户,线程,切换,进程,CPU
From: https://www.cnblogs.com/lizexiong/p/17189908.html

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