进程和线程、协程的区别

news/2024/7/8 2:49:08 标签: 协程, 纤程

现在多进程多线程已经是老生常谈了,协程也在最近几年流行起来。python中有协程库gevent,py web框架tornado中也用了gevent封装好的协程。本文主要介绍进程、线程和协程三者之间的区别。

一、概念

  1、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。

  2、线程

线程是进程的一个实体,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.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。线程间通信主要通过共享内存,上下文切换很快,资源开销较少,但相比进程不够稳定容易丢失数据。

  3、协程

协程是一种用户态的轻量级线程,协程的调度完全由用户控制。协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时,将寄存器上下文和栈保存到其他地方,在切回来的时候,恢复先前保存的寄存器上下文和栈,直接操作栈则基本没有内核切换的开销,可以不加锁的访问全局变量,所以上下文的切换非常快。

 

二、区别:

  1、进程多与线程比较

线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体。线程与进程的区别:
1) 地址空间:线程是进程内的一个执行单元,进程内至少有一个线程,它们共享进程的地址空间,而进程有自己独立的地址空间
2) 资源拥有:进程是资源分配和拥有的单位,同一个进程内的线程共享进程的资源
3) 线程是处理器调度的基本单位,但进程不是
4) 二者均可并发执行

5) 每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口,但是线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制

  2、协程多与线程进行比较

1) 一个线程可以多个协程,一个进程也可以单独拥有多个协程,这样python中则能使用多核CPU。

2) 线程进程都是同步机制,而协程则是异步

3) 协程能保留上一次调用时的状态,每次过程重入时,就相当于进入上一次调用的状态

 

协程

阅读: 72723

协程,又称微线程,纤程。英文名Coroutine。

协程的概念很早就提出来了,但直到最近几年才在某些语言(如Lua)中得到广泛应用。

子程序,或者称为函数,在所有语言中都是层级调用,比如A调用B,B在执行过程中又调用了C,C执行完毕返回,B执行完毕返回,最后是A执行完毕。

所以子程序调用是通过栈实现的,一个线程就是执行一个子程序。

子程序调用总是一个入口,一次返回,调用顺序是明确的。而协程的调用和子程序不同。

协程看上去也是子程序,但执行过程中,在子程序内部可中断,然后转而执行别的子程序,在适当的时候再返回来接着执行。

注意,在一个子程序中中断,去执行其他子程序,不是函数调用,有点类似CPU的中断。比如子程序A、B:

def A():
    print '1'
    print '2'
    print '3'

def B():
    print 'x'
    print 'y'
    print 'z'

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,结果可能是:

1
2
x
y
3
z

但是在A中是没有调用B的,所以协程的调用比函数调用理解起来要难一些。

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。

因为协程是一个线程执行,那怎么利用多核CPU呢?最简单的方法是多进程+协程,既充分利用多核,又充分发挥协程的高效率,可获得极高的性能。


http://www.niftyadmin.cn/n/811420.html

相关文章

浅谈我对协程的理解

一句话说明什么是线程:协程是一种用户态的轻量级线程。 一句话并不能完全概括协程的全部,但是起码能让我们对协程这个概念有一个基本的印象。从硬件发展来看,从最初的单核单CPU,到单核多CPU,多核多CPU,似乎…

gRPC线程模型分析

1. RPC线程模型 1.1. BIO线程模型 在JDK 1.4推出Java NIO之前,基于Java的所有Socket通信都采用了同步阻塞模式(BIO),这种一请求一应答的通信模型简化了上层的应用开发,但是在性能和可靠性方面却存在着巨大的瓶颈。因此…

Java JDK代理、CGLIB、AspectJ代理分析比较

前言 什么是代理,在Design patterns In java这个本书中是这样描述的,简单的说就是为某个对象提供一个代理,以控制对这个对象的访问。在不修改源代码的基础上做方法增强,代理是一种设计模式,又简单的分为两种。 静态代理:代理类和委托类在代码…

理解JMX之介绍和简单使用

近期在项目上需要添加一些功能,想把一个开源工程整合进来,虽说是整合,但是觉得跟开发有查不了多少,要让这个开源工程的编码风格和设计方式与我们的工程保持一致,其中涉及到应用程序的监控和管理,不可避免的…

Java中的纤程库 – Quasar

最近遇到的一个问题大概是微服务架构中经常会遇到的一个问题: 服务 A 是我们开发的系统,它的业务需要调用 B、C、D 等多个服务,这些服务是通过http的访问提供的。 问题是 B、C、D 这些服务都是第三方提供的,不能保证它们的响应时间…

继续了解Java的纤程库 – Quasar

前一篇文章Java中的纤程库 – Quasar中我做了简单的介绍,现在进一步介绍这个纤程库。 Quasar还没有得到广泛的应用,搜寻整个github也就pinterest/quasar-thrift这么一个像样的使用Quasar的库,并且官方的文档也很简陋,很多地方并没…

Coroutine in Java - Quasar Fiber实现

简介 说到协程(Coroutine),很多人会想到go,lua,erlang等语言,其实JVM上也有蛮多的实现,如PicoThread,Kilim,Quasar等,本文主要介绍其中一种Coroutine实现 -- Quasar Fiber,Quasar Fiber相对来说流行度更好一些,如果之前…

JVM 并发性: 使用 Akka 执行异步操作

本 系列 中以前的文章介绍了如何通过以下方式实现并发性: 并行地在多个数据集上执行相同的操作(就像 Java 8 流一样)显式地将计算构建成异步执行某些操作,然后将结果组合在一起(就像 future 一样)。 这两种…