协程、进程、线程百家讲坛

2021/6/10 7:23:14

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协程、进程、线程百家讲坛

进程

进程就是一个管道,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。每个进程是独立内存空间,不同进程通过进程间通信来通信。由于进程比较重量,占据独立的内存,所以上下文进程间的切换开销(栈、寄存器、虚拟内存、文件句柄等)比较大,但相对比较稳定安全。

线程

线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,线程是调度资源,不具备竞争资源,是调度资源的最小单元。它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。线程间通信主要通过共享内存,上下文切换很快,资源开销较少,但相比进程不够稳定容易丢失数据。

协程

协程是一种用户态的轻量级线程,协程的调度完全由用户控制。协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时,将寄存器上下文和栈保存到其他地方,在切回来的时候,恢复先前保存的寄存器上下文和栈,直接操作栈则基本没有内核切换的开销,可以不加锁的访问全局变量,所以上下文的切换非常快。

为什么说携程比线程块

线程是 cpu 调度的最小单位,python 中当一个线程运行时会独占 GIL,其它线程无法运行,只有这个线程运行完成或运行耗时较长的线程 GIL 解开后切换到其它的线程执行,可见 python 中的多线程是 cpu 交替执行的,只是交替的频率很快感觉是并行的。

协程是在用户空间程序主动让出控制权去执行其它的程序,这个程序执行完后有主动让出控制权去执行原程序,它不是多线程,它是在用户空间实现并发的方式,优点在于没有了多线程间切换带来的 CPU 消耗。

协程就是对单线程进行多路复用,线程依赖于进程存在,而协程是依赖于线程存在。所谓协程就是协助线程来切换任务资源。

GIL VS Lock

Python已经有一个GIL来保证同一时间只能有一个线程来执行了,为什么这里还需要lock? 注意啦,这里的lock是用户级的lock,跟那个GIL没关系 。

既然用户程序已经自己有锁了,那为什么C python还需要GIL呢?加入GIL主要的原因是为了降低程序的开发的复杂度,比如现在的你写python不需要关心内存回收的问题,因为Python解释器帮你自动定期进行内存回收,你可以理解为python解释器里有一个独立的线程,每过一段时间它起wake up做一次全局轮询看看哪些内存数据是可以被清空的,此时你自己的程序 里的线程和 py解释器自己的线程是并发运行的,假设你的线程删除了一个变量,py解释器的垃圾回收线程在清空这个变量的过程中的clearing时刻,可能一个其它线程正好又重新给这个还没来及得清空的内存空间赋值了,结果就有可能新赋值的数据被删除了,为了解决类似的问题,python解释器简单粗暴的加了锁,即当一个线程运行时,其它人都不能动,这样就解决了上述的问题, 这可以说是Python早期版本的遗留问题。

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