进程

进程，直观点说，保存在硬盘上的程序运行以后，会在内存空间里形成一个独立的内存体，这个内存体有自己独立的地址空间，有自己的堆，上级挂靠单位是操作系统。操作系统会以进程为单位，分配系统资源（CPU时间片、内存等资源），**进程是资源分配的最小单位**。

线程

线程，有时被称为轻量级进程（Lightweight Process，LWP），**是操作系统调度（CPU调度）执行的最小单位**。线程共享进行的资源

进程和线程的区别与联系

区别

  • 调度：线程作为调度和分配的基本单位，进程作为拥有资源的基本单位；
  • 并发性：不仅进程之间可以并发执行，同一个进程的多个线程之间也可并发执行；
  • 拥有资源：进程是拥有资源的一个独立单位，线程不拥有系统资源，但可以访问隶属于进程的资源。进程所维护的是程序所包含的资源（静态资源）， 如：地址空间，打开的文件句柄集，文件系统状态，信号处理handler等；线程所维护的运行相关的资源（动态资源），如：运行栈，调度相关的控制信息，待处理的信号集等；
  • 系统开销：在创建或撤消进程时，由于系统都要为之分配和回收资源，导致系统的开销明显大于创建或撤消线程时的开销。但是进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个进程死掉就等于所有的线程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。

联系

  • 一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程；
  • 资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源；
  • 处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程；
  • 线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。

协程

协程，英文 Coroutines, 是一种基于线程之上，但又比线程更加轻量级的存在，协程不是被操作系统内核所管理，而完全是由程序所控制（也就是在用户态执行），具有对内核来说不可见的特性。这样带来的好处就是性能得到了很大的提升，不会像线程切换那样消耗资源。

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。而协程的调用和子程序不同。协程在子程序内部是可中断的，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。

  1. def A():
  2.     print '1'
  3.     print '2'
  4.     print '3'
  5. def B():
  6.     print 'x'
  7.     print 'y'
  8.     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。

 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？

  • 线程的切换由操作系统调度，协程由用户自己进行调度，因此减少了上下文切换，提高了效率。
  • 线程的默认stack大小是1M，而协程更轻量，接近1k。因此可以在相同的内存中开启更多的协程。
  • 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。

注意： 协程适用于被阻塞的，且需要大量并发的场景（网络io）。不适合大量计算的场景。