进程、线程与协程

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进程、线程与协程

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协程

协程是更轻量级的线程,阿里的quasar,华为的jdk,还有go语言,都已经有了协程的概念,java出现的或许会晚一点。

那为啥要有协程呢?协程只是在用户态调度,这样做可以减少内核态的切换,协程不是进程也不是线程,而是一个特殊的函数,这个函数可以在某个地方挂起,并且可以重新在挂起处外继续运行。

一个进程可以包含多个线程,一个线程也可以包含多个协程。一个线程内可以由多个这样的特殊函数在运行,但是有一点必须明确的是,一个线程的多个协程的运行是串行的。如果是多核CPU,协程也是串行的,一个协程函数必须等待另一个协程执行之后再执行。

优点就是上下文切换的成本比线程还低。

进程、线程、协程的区别

  1. 协程不是进程、也不是线程,不要搞混了,只是一个特殊的函数,而且操作系统是无感知的。
  2. 一个进程里面有多个线程、一个线程里面是多个协程,之间的关系是包含关系。
  3. 与线程和进程不同,多个协程只能在一个线程中串行运行,无法使用cpu的多核能力。
  4. 协程也是存在上下文切换的,而且切换成本比线程低,也存在上下文切换问题。

进程、线程、协程的切换

硬件上下文是指某一时间点 CPU 寄存器和程序计数器的内容

  • 进程的切换是操作系统主导,操作系统根据自己的切换策略自由切换,用户是无感知的。进程的切换内容包括页全局目录内核栈硬件上下文,切换内容保存在内存中。进程切换过程是由“用户态到内核态到用户态”的方式,切换效率
  • 线程的切换是操作系统主导,操作系统根据自己的切换策略自由切换,用户无感知。线程的切换内容包括内核栈硬件上下文。线程切换内容保存在内核栈中。线程切换过程是由“用户态到内核态到用户态”, 切换效率中等。
  • 协程的切换者是用户主导(编程者或应用程序),切换时机是用户自己的程序所决定的。协程的切换内容是硬件上下文,切换内存保存在用户自己的变量(用户栈或堆)中。协程的切换过程只有用户态,即没有陷入内核态,因此切换效率高。
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