进程 线程 协程

进程

进程就是一个程序在一个数据集上的一次动态执行过程。进程一般由程序、数据集、进程控制块三部分组成。我们编写的程序用来描述进程要完成哪些功能以及如何完成;数据集则是程序在执行过程中所需要使用的资源;进程控制块用来记录进程的外部特征,描述进程的执行变化过程,系统可以利用它来控制和管理进程,它是系统感知进程存在的唯一标志。

我们也可以理解进程是具有一定独立功能的程序在关于某个数据集合上的一次运行活动
进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

线程

线程也叫轻量级进程,它是一个基本的CPU执行单元,也是程序执行过程中的最小单元,由线程ID、程序计数器、寄存器集合和堆栈共同组成。线程的引入减小了程序并发执行时的开销,提高了操作系统的并发性能。线程没有自己的系统资源。

线程较之进程,其优势在于一个快,不管是创建新的线程还是终止一个线程;不管是线程间的切换还是线程间共享数据或通信,其速度与进程相比都有较大的优势。
线程的出现是为了降低上下文切换的消耗,提高系统的并发性,并突破一个进程只能干一样事的缺陷,使到进程内并发成为可能。

进程与线程的区别

每个进程都有一个进程控制块和用户地址空间,每个线程都有一个独立的栈和独立的控制块,都有自己一个独立执行上下文。
线程在执行过程中与进程有一些不同。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。 但是线程不能够独立执行,必须依存在于进程之中,由进程提供多个线程执行控制。 从逻辑角度来看,多线程的意义在于一个进程中,有多个执行部分可以同时执行。 此时,进程本身不是基本运行单位,而是线程的容器。

协程

协程是一种用户态的轻量级线程,又称微线程。协程调度完全由用户控制,相当于子程序。协程的实现,通常是对某个语言做相应的提议,然后通过后成编译器标准,然后编译器来实现该机制。进程和线程看起来也在语言层次,但是内生原理却是操作系统先有这个东西,然后通过一定的API暴露给用户使用,两者在这里有不同。进程和线程是系统通过调度算法,保存当前的上下文,然后从上次暂停的地方再次开始计算,重新开始的地方不可预期,每次CPU计算的指令数量和代码跑过的CPU时间是相关的,跑到系统分配的CPU时间到达后就会被系统强制挂起。而协程是编译器的魔术,通过插入相关的代码使得代码段能够实现分段式的执行,重新开始的地方是yield关键字指定的,一次一定会跑到一个yield对应的地方。

总结

进程,线程,协程不断突破,更高效的处理阻塞,不断地提高CPU的利用率。但是并不是说,线程就一定比进程快,而协程就一定不线程要快。具体还是要看应用场景。可以简单粗暴的把应用分为IO密集型应用以及CPU密集型应用。

多核CPU,CPU密集型应用
此时多线程的效率是最高的,多线程可以使到全部CPU核心满载,又避免了协程间切换造成性能损失。当CPU密集型任务时,CPU一直在利用着,切换反而会造成性能损失,即便协程上下文切换消耗最小,但也还是有消耗的。

多核CPU,IO密集型应用
此时采用多线程多协程效率最高,多线程可以使到全部CPU核心满载,而一个线程多协程,则更好的提高了CPU的利用率。

单核CPU,CPU密集型应用
单进程效率是最高,此时单个进程已经使到CPU满载了。

单核CPU,IO密集型应用
多协程,效率最高。

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