进程,线程,协程

事情是酱婶的!今天闲来无聊想去了解一下Python的异步编程,然后在廖老师的博客下看到了协程,感兴趣的童鞋可以点开看看。既然看了协程也对进程和线程做一下了解吧,于是翻阅了一些资料,初步总结一下进程,线程,协程的学习心得如下。

进程

进程是具有一定独立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分配和调度的一个独立单位。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。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。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。

线程

线程是在进程之后发展出来的概念。 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。一个进程可以包含多个线程。 线程的优点是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,缺点是线程没有自己的系统资源,只拥有在运行时必不可少的资源,但同一进程的各线程可以共享进程所拥有的系统资源,如果把进程比作一个车间,那么线程就好比是车间里面的工人。不过对于某些独占性资源存在锁机制,处理不当可能会产生“死锁”。

协程

协程是一种用户态的轻量级线程,又称微线程,英文名Coroutine,协程的调度完全由用户控制。人们通常将协程和子程序(函数)比较着理解。 子程序调用总是一个入口,一次返回,一旦退出即完成了子程序的执行。 协程的起始处是第一个入口点,在协程里,返回点之后是接下来的入口点。在python中,协程可以通过yield来调用其它协程。通过yield方式转移执行权的协程之间不是调用者与被调用者的关系,而是彼此对称、平等的,通过相互协作共同完成任务。

其运行的大致流程如下:

假设由协程执行,在执行A的过程中,可以随时中断,去执行B,B也可能在执行过程中中断再去执行A

看起来A、B的执行有点像多线程,但协程的特点在于是一个线程执行,那和多线程比,协程有何优势?

最大的优势就是协程极高的执行效率。因为子程序切换不是线程切换,而是由程序自身控制,因此,没有线程切换的开销,和多线程比,线程数量越多,协程的性能优势就越明显。

第二大优势就是不需要多线程的锁机制,因为只有一个线程,也不存在同时写变量冲突,在协程中控制共享资源不加锁,只需要判断状态就好了,所以执行效率比多线程高很多。

协程诞生解决的是低速IO和高速的CPU的协调问题,解决这类问题主要有三个有效途径:

异步非阻塞网络编程

协程

“轻量级线程”,相当于是在语言层面做抽象

最后来一张图抽象表示一下三者的关系

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