進(jìn)程丘薛、線程與協(xié)程總結(jié)
1、進(jìn)程(process)
定義：
- 廣義定義邦危，進(jìn)程是一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的一次運(yùn)行活動(dòng)洋侨。它是操作系統(tǒng)動(dòng)態(tài)執(zhí)行的基本單元，在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中铡俐，進(jìn)程既是基本的分配單元凰兑，也是基本的執(zhí)行單元。
- 狹義定義审丘，進(jìn)程是正在運(yùn)行的程序的實(shí)例吏够。
進(jìn)程的兩個(gè)主要概念：第一，進(jìn)程是一個(gè)實(shí)體滩报。每個(gè)進(jìn)程都有它自己的地址空間锅知，一般情況下，包括文本區(qū)域(text region)脓钾、數(shù)據(jù)區(qū)域(data region)和堆棧(stack region)售睹。文本區(qū)域存儲(chǔ)處理器執(zhí)行的代碼；數(shù)據(jù)區(qū)域存儲(chǔ)變量和進(jìn)程執(zhí)行期間使用的動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存可训；堆棧區(qū)域存儲(chǔ)著活動(dòng)過程調(diào)用的指令和本地變量昌妹。第二，進(jìn)程是一個(gè)‘執(zhí)行中的程序’握截。程序是一個(gè)沒有生命的實(shí)體飞崖，只有處理器賦予程序生命時(shí)(操作系統(tǒng)執(zhí)行之)，它才能成為一個(gè)活動(dòng)的實(shí)體谨胞，我們稱其為進(jìn)程固歪。
進(jìn)程是操作系統(tǒng)中最基本、重要的概念胯努。是多道程序系統(tǒng)出現(xiàn)后牢裳，為了刻畫系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)情況逢防，描述系統(tǒng)內(nèi)部各道程序的活動(dòng)規(guī)律引進(jìn)的一個(gè)概念，所有多道程序設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)都建立在進(jìn)程的基礎(chǔ)上蒲讯。
操作系統(tǒng)引入進(jìn)程的概念的原因：
- 從理論角度看忘朝，是對(duì)正在運(yùn)行的程序過程的抽象；
- 從實(shí)現(xiàn)角度看伶椿，是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)辜伟，母的在于清晰地刻畫動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律氓侧，有效管理和調(diào)度進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主存儲(chǔ)器運(yùn)行的程序脊另。
2、線程(thread)
?有時(shí)被稱為輕量進(jìn)程(Lightweight Process约巷，LWP）偎痛，是程序執(zhí)行流的最小單元。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的線程由線程ID独郎，當(dāng)前指令指針(PC）踩麦，寄存器集合和堆棧組成。另外氓癌，線程是進(jìn)程中的一個(gè)實(shí)體谓谦，是被系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位，線程自己不擁有系統(tǒng)資源贪婉，只擁有一點(diǎn)兒在運(yùn)行中必不可少的資源反粥，但它可與同屬一個(gè)進(jìn)程的其它線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源。一個(gè)線程可以創(chuàng)建和撤消另一個(gè)線程疲迂，同一進(jìn)程中的多個(gè)線程之間可以并發(fā)執(zhí)行才顿。由于線程之間的相互制約，致使線程在運(yùn)行中呈現(xiàn)出間斷性尤蒿。線程也有就緒郑气、阻塞和運(yùn)行三種基本狀態(tài)。就緒狀態(tài)是指線程具備運(yùn)行的所有條件腰池，邏輯上可以運(yùn)行尾组，在等待處理機(jī)；運(yùn)行狀態(tài)是指線程占有處理機(jī)正在運(yùn)行示弓；阻塞狀態(tài)是指線程在等待一個(gè)事件（如某個(gè)信號(hào)量）讳侨，邏輯上不可執(zhí)行。每一個(gè)程序都至少有一個(gè)線程避乏，若程序只有一個(gè)線程爷耀，那就是程序本身。
線程是程序中一個(gè)單一的順序控制流程拍皮。進(jìn)程內(nèi)有一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的歹叮、可調(diào)度的執(zhí)行單元跑杭，是系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)度和分派CPU的基本單位指令運(yùn)行時(shí)的程序的調(diào)度單位。在單個(gè)程序中同時(shí)運(yùn)行多個(gè)線程完成不同的工作咆耿，稱為多線程德谅。
補(bǔ)充
線程與進(jìn)程的不同
差異:同一個(gè)進(jìn)程的線程之間共享該進(jìn)程的公共內(nèi)存。所以它們可以訪問同一個(gè)文件萨螺。不同進(jìn)程之間共享整個(gè)內(nèi)存空間窄做，但是每個(gè)進(jìn)程只能訪問特定的地址空間。
- 一個(gè)程序至少有一個(gè)進(jìn)程,一個(gè)進(jìn)程至少有一個(gè)線程
- 線程的劃分尺度小于進(jìn)程慰技，使得多線程程序的并發(fā)性高
- 進(jìn)程在執(zhí)行過程中擁有獨(dú)立的內(nèi)存單元椭盏，而多個(gè)線程共享內(nèi)存，從而極大地提高了程序的運(yùn)行效率
- 線程在執(zhí)行過程中與進(jìn)程還是有區(qū)別的吻商。每個(gè)獨(dú)立的線程有一個(gè)程序運(yùn)行的入口掏颊、順序執(zhí)行序列和程序的出口。但是線程不能夠獨(dú)立執(zhí)行艾帐，必須依存在應(yīng)用程序中乌叶，由應(yīng)用程序提供多個(gè)線程執(zhí)行控制
- 從邏輯角度來看，多線程的意義在于一個(gè)應(yīng)用程序中柒爸，有多個(gè)執(zhí)行部分可以同時(shí)執(zhí)行准浴。但操作系統(tǒng)并沒有將多個(gè)線程看做多個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用，來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的調(diào)度和管理以及資源分配捎稚。這就是進(jìn)程和線程的重要區(qū)別
優(yōu)缺點(diǎn)：
?線程執(zhí)行開銷小乐横，但不利于資源的管理和保護(hù)；而進(jìn)程正相反阳藻。同時(shí)晰奖，線程適合于在SMP(多核處理機(jī))機(jī)器上運(yùn)行，而進(jìn)程則可以跨機(jī)器遷移腥泥。
引用:關(guān)于線程與進(jìn)程匾南，知乎上看到一個(gè)很好的回答。
作者：zhonyong
鏈接：https://www.zhihu.com/question/25532384/answer/81152571
?首先來一句概括的總論：進(jìn)程和線程都是一個(gè)時(shí)間段的描述蛔外，是CPU工作時(shí)間段的描述蛆楞。下面細(xì)說背景：CPU+RAM+各種資源（比如顯卡，光驅(qū)夹厌，鍵盤豹爹，GPS, 等等外設(shè)）構(gòu)成我們的電腦，但是電腦的運(yùn)行矛纹，實(shí)際就是CPU和相關(guān)寄存器以及RAM之間的事情臂聋。一個(gè)最最基礎(chǔ)的事實(shí)：CPU太快，太快，太快了孩等，寄存器僅僅能夠追的上他的腳步艾君，RAM和別的掛在各總線上的設(shè)備完全是望其項(xiàng)背。那當(dāng)多個(gè)任務(wù)要執(zhí)行的時(shí)候怎么辦呢肄方？輪流著來?或者誰優(yōu)先級(jí)高誰來冰垄？不管怎么樣的策略，一句話就是在CPU看來就是輪流著來权她。一個(gè)必須知道的事實(shí)：執(zhí)行一段程序代碼虹茶，實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能的過程介紹 ，當(dāng)?shù)玫紺PU的時(shí)候隅要，相關(guān)的資源必須也已經(jīng)就位蝴罪，就是顯卡啊，GPS啊什么的必須就位拾徙，然后CPU開始執(zhí)行洲炊。這里除了CPU以外所有的就構(gòu)成了這個(gè)程序的執(zhí)行環(huán)境感局，也就是我們所定義的程序上下文尼啡。當(dāng)這個(gè)程序執(zhí)行完了，或者分配給他的CPU執(zhí)行時(shí)間用完了询微，那它就要被切換出去崖瞭，等待下一次CPU的臨幸。在被切換出去的最后一步工作就是保存程序上下文撑毛，因?yàn)檫@個(gè)是下次他被CPU臨幸的運(yùn)行環(huán)境书聚，必須保存。串聯(lián)起來的事實(shí)：前面講過在CPU看來所有的任務(wù)都是一個(gè)一個(gè)的輪流執(zhí)行的藻雌，具體的輪流方法就是：先加載程序A的上下文雌续，然后開始執(zhí)行A，保存程序A的上下文胯杭，調(diào)入下一個(gè)要執(zhí)行的程序B的程序上下文驯杜，然后開始執(zhí)行B,保存程序B的上下文。做个。鸽心。。
========= 重要的東西出現(xiàn)了========
?進(jìn)程和線程就是這樣的背景出來的居暖，兩個(gè)名詞不過是對(duì)應(yīng)的CPU時(shí)間段的描述顽频，名詞就是這樣的功能。進(jìn)程就是包換上下文切換的程序執(zhí)行時(shí)間總和 = CPU加載上下文+CPU執(zhí)行+CPU保存上下文線程是什么呢太闺？進(jìn)程的顆粒度太大糯景，每次都要有上下的調(diào)入，保存，調(diào)出蟀淮。如果我們把進(jìn)程比喻為一個(gè)運(yùn)行在電腦上的軟件丑孩，那么一個(gè)軟件的執(zhí)行不可能是一條邏輯執(zhí)行的，必定有多個(gè)分支和多個(gè)程序段灭贷，就好比要實(shí)現(xiàn)程序A温学，實(shí)際分成 a，b甚疟，c等多個(gè)塊組合而成仗岖。那么這里具體的執(zhí)行就可能變成：程序A得到CPU =》CPU加載上下文，開始執(zhí)行程序A的a小段览妖，然后執(zhí)行A的b小段轧拄，然后再執(zhí)行A的c小段，最后CPU保存A的上下文讽膏。這里a檩电，b，c的執(zhí)行是共享了A的上下文府树，CPU在執(zhí)行的時(shí)候沒有進(jìn)行上下文切換的俐末。這里的a，b奄侠，c就是線程卓箫，也就是說線程是共享了進(jìn)程的上下文環(huán)境，的更為細(xì)小的CPU時(shí)間段垄潮。到此全文結(jié)束烹卒，再一個(gè)總結(jié)：進(jìn)程和線程都是一個(gè)時(shí)間段的描述，是CPU工作時(shí)間段的描述弯洗，不過是顆粒大小不同旅急。
3、協(xié)程(coroutine)
定義:協(xié)程是一個(gè)無優(yōu)先級(jí)的子程序調(diào)度組件牡整，允許子程序在特定的地方掛起/恢復(fù)藐吮。線程包含于進(jìn)程，協(xié)程包含于線程果正。只要內(nèi)存足夠炎码，一個(gè)線程中可以有任意多個(gè)協(xié)程，但某一時(shí)刻只能有一個(gè)協(xié)程在運(yùn)行秋泳，多個(gè)協(xié)程分享該線程分配到的計(jì)算機(jī)資源潦闲。
作用:就實(shí)際使用理解來講，協(xié)程允許我們寫同步代碼的邏輯迫皱，卻做著異步的事歉闰，避免了回調(diào)嵌套辖众，使得代碼邏輯清晰
補(bǔ)充： 子例程又被稱為子程序、過程和敬、方法凹炸、函數(shù)等。在主程序中可以調(diào)用子例程來執(zhí)行昼弟。
