进程线程协程（转）

Posted 2021-12-03 netpig

进程是执行着的应用程序，而线程是进程内部的一个执行序列。一个进程可以有多个线程。线程又叫做轻量级进程。

 

进程是让操作系统的伪并发性成为可能

线程是让进程里面内部子任务的并发成为可能

最终目标是提高cpu的利用率

 

进程是系统分配的最小单元，线程是cpu调度的最小单元

进程是具有一定功能的程序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调度和分配的一个独立单位。

线程是进程的实体，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。

一个进程可以有多个线程，多个线程也可以并发执行

 

进程的生命周期：创建-就绪-运行-等待-死亡

线程的生命周期：新建-就绪-运行-阻塞-等待-锁池-死亡

 

两者的对比：

1、调度方面：在引入线程的OS中，线程是独立的调度和分派单位，而进程作为资源的拥有单位(相当于把未引入线程的传统OS中的进程的两个属性分开了)。由于线程不拥有资源，因此可以显著的提高并发度以及减少切换开销。

2、并发性：引入了线程的OS中，进程间可以并发，而且一个进程内部的多个线程之间也是可以并发的，这就使OS具有更好的并发性，有效的提高了系统资源利用率和吞吐量。

3、拥有资源：无论OS是否支持线程，进程都是基本的资源拥有单位，线程只拥有很少的基本的资源，但是线程可以访问所隶属的进程的资源（进程的代码段，数据段和所拥有的系统资源如fd）

4、系统开销：创建或者撤销进程的时候，系统要为之创建或回收PCB，系统资源等，切换时也需要保存和恢复CPU环境。而线程的切换只需要保存和恢复少量的寄存器，不涉及存储器管理方面的工作，所以开销较小。此外，统一进程中的多个线程由于共享地址空间，所以通信同步等都比较方便。

 

如何理解一个程序可以对应多个进程，一个进程也可以对应多个程序？

        一个程序可以重复运行，开几个窗口，比如网游的“双开”，一个进程可以对应多个程序就是一个DLL文件可以被多个程序运用，比如DirectX9的动态链接库，就是，许多游戏都要有它才能运行。这就如同的车和路的关系，要去一个地方,可以有多条路，而一条路也可到达多个地方。

 

 

从其他方面诠释：

        一开始大家想要同一时间执行那么三五个程序，大家能一块跑一跑。特别是UI什么的，别一上计算量比较大的玩意就跟死机一样。于是就有了并发，从程序员的角度可以看成是多个独立的逻辑流。内部可以是多cpu并行，也可以是单cpu时间分片，能快速的切换逻辑流，看起来像是大家一块跑的就行。

        但是一块跑就有问题了。我计算到一半，刚把多次方程解到最后一步，你突然插进来，我的中间状态咋办，我用来储存的内存被你覆盖了咋办？所以跑在一个cpu里面的并发都需要处理上下文切换的问题。进程就是这样抽象出来的一个概念，搭配虚拟内存、进程表之类的东西，用来管理独立的程序运行、切换。

        后来一个电脑上有了好几个cpu，好咧，大家都别闲着，一人跑一个进程。就是所谓的并行。

        因为程序的使用涉及大量的计算机资源配置，把这活随意的交给用户程序，非常容易让整个系统分分钟被搞跪，资源分配也很难做到相对的公平。所以核心的操作需要陷入内核(kernel)，切换到操作系统，让老大帮你来做。

        有的时候碰着I/O访问，阻塞了后面所有的计算。空着也是空着，老大就直接把CPU切换到其他进程，让人家先用着。当然除了I\O阻塞，还有时钟阻塞等。一开始大家都这样弄，后来发现不成，太慢了。为啥呀，一切换进程得反复进入内核，置换掉一大堆状态。进程数一高，大部分系统资源就被进程切换给吃掉了。后来搞出线程的概念，大致意思就是，这个地方阻塞了，但我还有其他地方的逻辑流可以计算，这些逻辑流是共享一个地址空间的，不用特别麻烦的切换页表、刷新TLB，只要把寄存器刷新一遍就行，能比切换进程开销少点。

        如果连时钟阻塞、 线程切换这些功能我们都不需要了，自己在进程里面写一个逻辑流调度的东西。那么我们即可以利用到并发优势，又可以避免反复系统调用，还有进程切换造成的开销，分分钟给你上几千个逻辑流不费力。这就是用户态线程。

        从上面可以看到，实现一个用户态线程有两个必须要处理的问题：一是碰着阻塞式I\O会导致整个进程被挂起；二是由于缺乏时钟阻塞，进程需要自己拥有调度线程的能力。如果一种实现使得每个线程需要自己通过调用某个方法，主动交出控制权。那么我们就称这种用户态线程是协作式的，即是协程。

        本质上协程就是用户空间下的线程。

 

用户线程与内核线程

       根据操作系统内核是否对线程可感知，可以把线程分为内核线程和用户线程。

引入用户线程，具体而言，有以下四个方面的优势：

    （1）可以在不支持线程的操作系统中实现。
    （2）创建和销毁线程、线程切换代价和线程管理的代价比内核线程少得多。
    （3）允许每个进程定制自己的调度算法，线程管理比较灵活。
    （4）用户线程能够利用的表空间和堆栈空间比内核级线程多。

用户线程的缺点主要有以下两点：
    （1）同一进程中只能同时有一个线程在运行，如果有一个线程使用了系统调用而阻塞，那么整个进程都会被挂起。
    （2）页面失效也会产生类似的问题。

 

参考链接：

https://mp.weixin.qq.com/s/zuWRx1FGuBC-_HwuA7jK3w

原文：https://blog.csdn.net/qq_35642036/article/details/82798749