协程和线程的区别和联系

本篇内容介绍了“协程和线程的区别和联系”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

进程

进程是什么

进程是操作系统对一个正在运行的程序的一种抽象，进程是资源分配的最小单位。

进程在操作系统中的抽象表现

为什么有进程

为什么会有 ”进程“ 呢?说白了还是为了合理压榨 CPU 的性能和分配运行的时间片，不能 “闲着“。

在计算机中，其计算核心是 CPU，负责所有计算相关的工作和资源。单个 CPU 一次只能运行一个任务。如果一个进程跑着，就把唯一一个 CPU  给完全占住，那是非常不合理的。

那为什么要压榨 CPU 的性能?因为 CPU 实在是太快，太快，太快了，寄存器仅仅能够追的上他的脚步，RAM  和别的挂在各总线上的设备则更是望尘莫及。

多进程的缘由

如果总是在运行一个进程上的任务，就会出现一个现象。就是任务不一定总是在执行 ”计算型“ 的任务，会有很大可能是在执行网络调用，阻塞了，CPU  岂不就浪费了?

进程的上下文切换

这又出现了多进程，多个  CPU，多个进程。多进程就是指计算机系统可以同时执行多个进程，从一个进程到另外一个进程的转换是由操作系统内核管理的，一般是同时运行多个软件。

线程

有了多进程，想必在操作系统上可以同时运行多个进程。那么为什么有了进程，还要线程呢?

原因如下：

进程间的信息难以共享数据，父子进程并未共享内存，需要通过进程间通信(IPC)，在进程间进行信息交换，性能开销较大。

创建进程(一般是调用 fork 方法)的性能开销较大。

大家又把目光转向了进程内，能不能在进程里做点什么呢?

进程由多个线程组成

一个进程可以由多个称为线程的执行单元组成。每个线程都运行在进程的上下文中，共享着同样的代码和全局数据。

多个进程，就可以有更多的线程。多线程比多进程之间更容易共享数据，在上下文切换中线程一般比进程更高效。

原因如下：

• 线程之间能够非常方便、快速地共享数据。

• 只需将数据复制到进程中的共享区域就可以了，但需要注意避免多个线程修改同一份内存。

• 创建线程比创建进程要快 10 倍甚至更多。

• 线程都是同一个进程下自家的孩子，像是内存页、页表等就不需要了。

协程是怎么回事

协程是什么

协程(Coroutine)是用户态的线程。通常创建协程时，会从进程的堆中分配一段内存作为协程的栈。

线程的栈有 8 MB，而协程栈的大小通常只有 KB，而 Go 语言的协程更夸张，只有 2-4KB，非常的轻巧。

协程的诞生

根据维基百科的说法，马尔文·康威于 1958 年发明了术语 “coroutine” 并用于构建汇编程序，关于协程最初的出版解说在 1963  年发表。

也就是历史上是先有的 “协程”，再有的 “线程”，线程是在在协程的基础上添加了栈等功能后扩展出来的。

但为什么一开始协程没有火起来呢?这个比较难考证，大概率还是与 60 年前的计算机时代背景有关。

而如今人们把协程调度的逻辑更进一步抽象为 “等 IO，让出，IO 完毕”，在此基础上人们发现协程的方式能解决多线程环境下很多代码逻辑 “混乱”。

协程的优势

既然线程似乎已经很好地填补了进程的遗憾，那怎么又出来了一个 “协程”，难道是重复造轮子吗?

协程的优势(via InfoQ @八两)如下：

• 节省 CPU：避免系统内核级的线程频繁切换，造成的 CPU  资源浪费。好钢用在刀刃上。而协程是用户态的线程，用户可以自行控制协程的创建于销毁，极大程度避免了系统级线程上下文切换造成的资源浪费。

• 节约内存：在 64 位的Linux中，一个线程需要分配 8MB 栈内存和 64MB  堆内存，系统内存的制约导致我们无法开启更多线程实现高并发。而在协程编程模式下，可以轻松有十几万协程，这是线程无法比拟的。

• 稳定性：前面提到线程之间通过内存来共享数据，这也导致了一个问题，任何一个线程出错时，进程中的所有线程都会跟着一起崩溃。

• 开发效率：使用协程在开发程序之中，可以很方便的将一些耗时的IO操作异步化，例如写文件、耗时 IO 请求等。

协程本质上就是用户态下的线程，所以也有人说协程是 “轻线程”，但我们一定要区分用户态和内核态的区别，很关键。

总结

归归根到底，在日常或面试中遇到 “什么是协程，协程和线程的区别和联系?” 这类问题时，面试者常规会把进程、线程、协程都介绍一遍。

为了方便记忆和诠释，推荐大家结合故事来讲会比较好，这一块可以参考阮一峰大神翻译的《进程与线程的一个简单解释》，会带来不少好感。

而最关键的部分，在于协程和线程的区别和联系是什么?

我们可以通过文章中的介绍，从协程 -> 线程的历史进程来说明。接着进一步对比协程和线程两者的优势和缺点，就能比较好的诠释区别和联系了。

更优秀的部分，可以诠释完基本概念和区别后，进一步延伸都你所面试的岗位，例如是 Go 语言，就可以介绍 Go 语言的协程的具体应用和实现。

毕竟，Go 语言可以轻轻松松开数十万个协程，毫无波澜。这样能够更好的体现你对协程、线程的知识深度和广度应用，而不是单纯的背概念。

参考

线程和进程的区别是什么?

有了多线程，为什么还要有协程?

进程与线程的一个简单解释

“协程和线程的区别和联系”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注亿速云网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！