一篇文章带你深入了解 Java 中的进程、线程和协程

墨蓝 2022-11-20 03:55 216阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  一、进程和线程的区别
     *  二、协程
     *   *  什么是协程
         *  2. 为什么需要协程
         *  3. 协程的特性
         *  4. 线程和协程的区别

## 一、进程和线程的区别 ##

进程是程序的一次动态执行过程执行，比如我们运行 windows 下 exe 程序，这启动的就是一个进程

它是系统进行资源分配的最小单位，

进程也是资源分配和调度的基本单位，因为进程的创建、销毁、切换产生大量的时间和空间的开销，进程的数量不能太多，

而线程是比进程更小的能独立运行的基本单位，可以减少程序并发执行时的时间和空间开销，使得操作系统具有更好的并发性

线程基本不拥有系统资源，只有一些运行时必不可少的资源，比如程序计数器、寄存器和栈，进程则占有堆、栈。

进程有自己独立的地址空间，每启动一个进程，系统都会为其分配地址空间；线程没有独立的地址空间，同一进程的线程共享本进程的地址空间

> 简单来说进程就是一个容器，比如是一件房子，房子里有父亲，母亲和孩子，父亲在办公，母亲在做饭，孩子在写作业，此时房子就可以看作是一个进程，父亲、母亲和孩子是三个线程，线程共享进程的空间，执行各自的任务。

进程之间的通信比较困难需要借助内核，同一进程下的不同线程共享数据可以通过全局变量

再说下多进程架构和多线程架构：[多进程架构和多线程架构的区别][Link 1]

## 二、协程 ##

### 什么是协程 ###

协程，英文Coroutines，是一种基于线程之上，但又比线程更加轻量级的存在，这种由程序员自己写程序来管理的轻量级线程叫做用户空间线程，具有对内核来说不可见的特性。

正如一个进程可以拥有多个线程一样，一个线程也可以拥有多个协程。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmh1YWliZWlhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
协程不是被操作系统内核所管理，而完全是由程序所控制（也就是在用户态执行），这样带来的好处就是性能得到了很大的提升，不会像线程切换那样消耗资源。

### 2. 为什么需要协程 ###

我们都知道当需要执行多项任务时，会采用多线程并发执行，比如手机支付

假设开始我们只有10个用户，收到10条付款消息，我们需要开启10个线程去查询数据库，由于用户量少，能马上得到结果。

如果此时人数增加到10万，如果采用相同的思路启动10万个线程处理任务，就会出现问题。

线程等待IO时，会阻塞当前线程，切换到其他线程，这样当前线程等待IO过程中，其他线程可以继续执行，当线程比较少时，没什么问题，但是当线程数量非常大时，会产生两个问题

一是线程会占用大量的内存空间，二是过多的线程切换回占用大量的系统时间

协程刚好可以解决上述2个问题。协程运行在线程之上，当一个协程执行完成后，可以选择主动让出，让另一个协程运行在当前线程之上。协程并没有增加线程数量，只是在线程的基础之上通过分时复用的方式运行多个协程，而且协程的切换在用户态完成，切换的代价比线程从用户态到内核态的代价小很多

所以回到上面的问题，如果此时人数达到10万，我们可以启动100个线程，每个线程运行100个协程，这样不仅减小了开销，同时也满足了需求

### 3. 协程的特性 ###

（1）线程的切换由操作系统负责调度，协程由用户自己进行调度，因此减少了上下文切换，提高了效率

（2）线程的默认Stack大小是1M，而协程更轻量，接近1K。因此可以在相同的内存中开启更多的协程

（3）由于在同一个线程上，因此可以避免竞争关系而使用锁

（4）适用于被阻塞的，且需要大量并发的场景。但不适用于大量计算的多线程，遇到此种情况，更好用线程去解决

### 4. 线程和协程的区别 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmh1YWliZWlhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
【参考】

> 【1】https://www.cnblogs.com/Survivalist/p/11527949.html\#%E5%8D%8F%E7%A8%8B  
> 【2】https://zhuanlan.zhihu.com/p/172471249  
> 【3】https://zhuanlan.zhihu.com/p/70256971  
> 【4】https://blog.csdn.net/ai2000ai/article/details/104125442  
> 【5】https://blog.csdn.net/lluozh2015/article/details/105633142  
> 【6】https://www.liaoxuefeng.com/wiki/897692888725344/923057403198272

[Link 1]: https://blog.csdn.net/nanhuaibeian/article/details/115462973
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