操作系统学习之---进程、线程、协程之间的区别和联系

进程、线程和协程的区别

• 进程：充分利用多CPU

• 线程：充分利用多核（达到真正的多任务并行）

• 协程：充分利用单核（充分挖掘不断提高性能的单核CPU的潜力。类比事件驱动和异步程序）。既可以利用异步优势，又可以避免反复系统调用，还有进程切换造成的开销。

  • 协程存在的意义：
    对于多线程应用，CPU通过切片的方式来切换线程间的执行，线程切换时需要耗时（保存状态，下次继续）。协程，则只使用一个线程，在一个线程中规定某个代码块执行顺序。协程能保留上一次调用时的状态，不需要像线程一样用回调函数，所以性能上会有提升。
  • 缺点：本质是个单线程，不能利用到单个CPU的多个核。

协程，是一种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）。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。

线程和进程的操作是由程序触发系统接口，最后的执行者是系统；协程的操作则是程序员。

切换开销（即调度和切换的时间）：进程 > 线程 > 协程

进程和线程的区别:

关键词：cpu，io密集型计算概念

概要：
计算密集型 (CPU-bound)（适合多进程，而多线程是鸡肋）和I/O密集型 (CPU-bound) （适合配置多线程，充分利用CPU资源）

内容：
CPU密集型（根据实际的发生场景，也可以叫它计算密集型）的程序，如涉及到大量的计算（如计算圆周率、对视频进行高清解码），这种任务主要消耗CPU资源，本身不太需要访问I/O设备，所以多线程是鸡肋，因为线程切换也是要耗时的。
（PS：Python这样的脚本语言运行效率很低，完全不适合计算密集型任务。对于计算密集型任务，最好用C语言编写。）

I/O 密集型的的程序(如网络、磁盘IO)一般在达到性能极限时，CPU占用率仍然较低。
它的特点是CPU消耗很少，任务的大部分时间都在等待IO操作完成（因为IO的速度远远低于CPU和内存的速度）
因为任务本身需要大量I/O操作，此时用多线程，能充分利用CPU资源。因为I/O操作时，程序会有很多等待的机会，此时系统会切换到其他线程，把等待的时间利用上。
对于IO密集型任务，任务越多，CPU效率越高，但也有一个限度。
（PS:对于IO密集型任务，最合适的语言就是开发效率最高（代码量最少）的语言，脚本语言是首选，C语言最差。）

常见的大部分任务都是IO密集型任务，比如Web应用。

应用区别（上面PS中具体提到的）：
计算密集型程序适合C语言多线程，
I/O密集型适合脚本语言开发的多线程。

 

最后附上图来表示：