進程,線程,協(xié)程那些事
無論我們寫出怎樣的程序,最后都是由操作系統(tǒng)來運行我們的程序,而操作系統(tǒng)如何管理我們的程序,我們程序的數(shù)據(jù)如何保存和計算,這些都是操作系統(tǒng)需要處理的事情,我們只要將寫好的程序交給操作系統(tǒng)就好。
雖然操作系統(tǒng)可以幫助我們做很多事情,但是它并不是萬能的,有時候我們需要告訴它如何處理,或者說我們需要按照它的規(guī)則來辦事。而操作系統(tǒng)本質(zhì)的作用就是用來管理調(diào)度內(nèi)存和cpu。
進程
進程是操作系統(tǒng)分配資源的最小單位,也就是我們寫的每個程序都至少包含一個進程,當然也可能包括多個進程。在進程中,我們有自己的資源管理,我們可以申請內(nèi)存,可以進行數(shù)據(jù)的運算,這些都是進程需要處理的事情。

線程

既然有了進程,為什么還要線程呢?因為進程切換太消耗資源了。我們知道一個事物或者一種方法的出現(xiàn),一定是為了解決某種問題或者某些問題。而線程的出現(xiàn)就是為了方便操作系統(tǒng)調(diào)度,因此,線程是操作系統(tǒng)調(diào)度的最小單位。一個進程里面可以有一個線程,也可以有多個線程,多個線程之間互相做自己的事情,但是它們共享進程的存儲空間,也就是說它們都可以訪問進程的內(nèi)存空間,這樣的好處就是方便線程的通信,缺點也很明顯,如果多個線程都想同時修改共享內(nèi)存的數(shù)據(jù),它們就會產(chǎn)生競爭,而鎖的機制就是為了解決共享內(nèi)存的線程之間修改共享內(nèi)存的一種方法。

攜程
進程的創(chuàng)建需要最多的資源,線程需要的資源比它小很多,但是人們似乎還是不滿意,于是協(xié)程誕生了,它需要的資源的更少,只需要幾kb,也就是說一個普通的主機也能夠輕輕松松啟動幾十萬個協(xié)程。之前我們說過,進程是cpu分配資源的最小單位,線程是cpu管理的最小單位,那么協(xié)程cpu怎么管理呢?答案就是操作系統(tǒng)cpu不直接管理協(xié)程,而是由用戶自己去管理,因此,我們經(jīng)常也把協(xié)程叫做用戶態(tài)線程。

既然協(xié)程是有用戶管理的,因此我們可以根據(jù)我們的需要在不同協(xié)程之間進行切換,比如當一個協(xié)程遇到io耗時操作的時候,我們可以將cpu資源切換到其它協(xié)程,這樣我們就可以大幅提升cpu利用率。

雖然協(xié)程很方便,但是由于需要用戶自己去管理狀態(tài)切換,因此用戶需要實現(xiàn)一個處理器調(diào)度機制,這其實并不簡單,這也是為什么知道最近才有很多語言實現(xiàn)協(xié)程。
總結
無論是進程,線程還是協(xié)程,它們統(tǒng)一說來都是一個資源塊,都是可以被cpu調(diào)度的一塊代碼塊,不同的就是cpu是如何調(diào)度它們的。操作系統(tǒng)通過進程和線程的管理來處理cpu的調(diào)度,操作系統(tǒng)封裝了進程和線程的實現(xiàn),我們只需要做的就是讓我們的程序盡可能合理分配處理器資源。
當明白了這些,我們更多關注的就是進程之間如何通信,線程和進程之間如何通信,協(xié)程間如何通信,這些其實才是我們在編碼過程中投入更多精力關注的。