进程和线程、协程的区别

妖狐艹你老母 2022-02-24 13:35 342阅读 0赞

现在多进程多线程已经是老生常谈了，协程也在最近几年流行起来。python中有协程库gevent，go里面的goroutine也是一个非常棒的协程库。本文主要介绍进程、线程和协程三者之间的区别。

## 概念 ##

### 进程 ###

进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，**是系统进行资源分配和调度的基本单位，也是基本的执行单元，是操作系统结构的基础**。

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，但相对比较稳定安全。

### 线程 ###

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

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(如程序计数器，一组寄存器和栈)，但是它可与同属一个进程的其他的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。

### 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。

## 区别 ##

### 进程与线程比较 ###

一般来说，进程与线程多被一起作比较

1.  地址空间：线程是进程内的一个执行单元，进程内至少有一个线程，它们共享进程的地址空间，而进程有自己独立的地址空间
2.  资源拥有：进程是资源分配和拥有的单位,同一个进程内的线程共享进程的资源
3.  线程是处理器调度的基本单位,但进程不是
4.  二者均可并发执行
5.  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，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制

### 协程与线程比较 ###

1.  一个线程可以多个协程，即一个内核线程对应多个用户协程（用户进程）。
2.  进程、线程，都是有内核进行调度，有CPU时间片的概念，进行抢占式调度（有多种调度算法）
3.  协程的调度与内核无关，完全有程序进行控制。只能进行非抢占式调度。
4.  线程进程都是同步机制，而协程则是异步。
5.  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

## 实例 ##

### pthread ###

用户代码通过pthread库创建线程的过程虽然看似是用户在创建“用户级线程”，实际上是pthread\_create暗中调用了clone系统调用，由操作系统帮忙创建内核级线程的过程，因而不能称作用户级线程。此时，用户线程和内核线程是一个1:1的模型1。

其他线程库的实现，可以支持M:N或者1:N。即多个用户线程对应一个内核线程。此时的用户线程可以在一定程度上认为是轻量级线程，或者协程。

### goroutine ###

本质上，goroutine 就是协程。 不同的是，Golang 在 runtime、系统调用等多方面对 goroutine 调度进行了封装和处理，当遇到长时间执行或者进行系统调用时，会主动把当前 goroutine 的CPU § 转让出去，让其他 goroutine 能被调度并执行，也就是 Golang 从语言层面支持了协程。

## 参考文献 ##

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1.  [操作系统概念（第四章） 线程][Link 1] ↩︎

[Link 1]: https://blog.csdn.net/u013007900/article/details/49964515