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编程问答

进程、线程和协程之间的区别和联系

發布時間：2024/9/20 编程问答 38 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了进程、线程和协程之间的区别和联系小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

文章目錄

一、進程
二、線程
三、進程和線程的區別與聯系
四、一個形象的例子解釋進程和線程的區別
五、進程/線程之間的親緣性
六、協程

一、進程

??進程，直觀點說，保存在硬盤上的程序運行以后，會在內存空間里形成一個獨立的內存體，這個內存體有自己獨立的地址空間，有自己的堆，上級掛靠單位是操作系統。操作系統會以進程為單位，分配系統資源（CPU時間片、內存等資源），進程是資源分配的最小單位。

【進程間通信（IPC）】：

管道(Pipe)、命名管道(FIFO)、消息隊列(Message Queue) 、信號量(Semaphore) 、共享內存（Shared Memory）；套接字（Socket）。

二、線程

??線程，有時被稱為輕量級進程(Lightweight Process，LWP），是操作系統調度（CPU調度）執行的最小單位。

三、進程和線程的區別與聯系

【區別】：

調度：線程作為調度和分配的基本單位，進程作為擁有資源的基本單位；
并發性：不僅進程之間可以并發執行，同一個進程的多個線程之間也可并發執行；
擁有資源：進程是擁有資源的一個獨立單位，線程不擁有系統資源，但可以訪問隸屬于進程的資源。進程所維護的是程序所包含的資源（靜態資源），如：地址空間，打開的文件句柄集，文件系統狀態，信號處理handler等；線程所維護的運行相關的資源（動態資源），如：運行棧，調度相關的控制信息，待處理的信號集等；
系統開銷：在創建或撤消進程時，由于系統都要為之分配和回收資源，導致系統的開銷明顯大于創建或撤消線程時的開銷。但是進程有獨立的地址空間，一個進程崩潰后，在保護模式下不會對其它進程產生影響，而線程只是一個進程中的不同執行路徑。線程有自己的堆棧和局部變量，但線程之間沒有單獨的地址空間，一個進程死掉就等于所有的線程死掉，所以多進程的程序要比多線程的程序健壯，但在進程切換時，耗費資源較大，效率要差一些。

【聯系】：

一個線程只能屬于一個進程，而一個進程可以有多個線程，但至少有一個線程；
資源分配給進程，同一進程的所有線程共享該進程的所有資源；
處理機分給線程，即真正在處理機上運行的是線程；
線程在執行過程中，需要協作同步。不同進程的線程間要利用消息通信的辦法實現同步。

四、一個形象的例子解釋進程和線程的區別

??這副圖是一個雙向多車道的道路圖，假如我們把整條道路看成是一個“進程”的話，那么圖中由白色虛線分隔開來的各個車道就是進程中的各個“線程”了。

這些線程(車道)共享了進程(道路)的公共資源(土地資源)。
這些線程(車道)必須依賴于進程(道路)，也就是說，線程不能脫離于進程而存在(就像離開了道路，車道也就沒有意義了)。
這些線程(車道)之間可以并發執行(各個車道你走你的，我走我的)，也可以互相同步(某些車道在交通燈亮時禁止繼續前行或轉彎，必須等待其它車道的車輛通行完畢)。
這些線程(車道)之間依靠代碼邏輯(交通燈)來控制運行，一旦代碼邏輯控制有誤(死鎖，多個線程同時競爭唯一資源)，那么線程將陷入混亂，無序之中。
這些線程(車道)之間誰先運行是未知的，只有在線程剛好被分配到CPU時間片(交通燈變化)的那一刻才能知道。

五、進程/線程之間的親緣性

??親緣性的意思是進程/線程只在某個cpu上運行（多核系統），比如：

<code class="language-cpp">BOOL WINAPI SetProcessAffinityMask(_In_ HANDLE hProcess,_In_ DWORD_PTR dwProcessAffinityMask ); /* dwProcessAffinityMask 如果是 0 , 代表當前進程只在cpu0 上工作; 如果是 0x03 , 轉為2進制是 00000011 . 代表只在 cpu0 或 cpu1上工作; */ </code>

??使用CPU親緣性的好處：設置CPU親緣性是為了防止進程/線程在CPU的核上頻繁切換，從而避免因切換帶來的CPU的L1/L2 cache失效，cache失效會降低程序的性能。

六、協程

??協程，是一種比線程更加輕量級的存在，協程不是被操作系統內核所管理，而完全是由程序所控制（也就是在用戶態執行）。這樣帶來的好處就是性能得到了很大的提升，不會像線程切換那樣消耗資源。

??子程序，或者稱為函數，在所有語言中都是層級調用，比如A調用B，B在執行過程中又調用了C，C執行完畢返回，B執行完畢返回，最后是A執行完畢。所以子程序調用是通過棧實現的，一個線程就是執行一個子程序。子程序調用總是一個入口，一次返回，調用順序是明確的。而協程的調用和子程序不同。

??協程在子程序內部是可中斷的，然后轉而執行別的子程序，在適當的時候再返回來接著執行。

<code class="language-py">def A():print '1'print '2'print '3'def B():print 'x'print 'y'print 'z' </code>

??假設由協程執行，在執行A的過程中，可以隨時中斷，去執行B，B也可能在執行過程中中斷再去執行A，結果可能是：1 2 x y 3 z。

??協程的特點在于是一個線程執行，那和多線程比，協程有何優勢？

極高的執行效率：因為子程序切換不是線程切換，而是由程序自身控制，因此，沒有線程切換的開銷，和多線程比，線程數量越多，協程的性能優勢就越明顯；
不需要多線程的鎖機制：因為只有一個線程，也不存在同時寫變量沖突，在協程中控制共享資源不加鎖，只需要判斷狀態就好了，所以執行效率比多線程高很多。

參考：https://blog.csdn.net/tennysonsky/article/details/46046317
https://www.liaoxuefeng.com/wiki/001374738125095c955c1e6d8bb493182103fac9270762a000/0013868328689835ecd883d910145dfa8227b539725e5ed000
https://www.cnblogs.com/work115/p/5620272.html
https://blog.csdn.net/liu251890347/article/details/38509943
https://www.cnblogs.com/fah936861121/articles/8043187.html
http://blog.chinaunix.net/uid-25601623-id-5095687.html

來源：https://blog.csdn.net/daaikuaichuan/article/details/82951084

總結

以上是生活随笔為你收集整理的进程、线程和协程之间的区别和联系的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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