进程,线程,协程,so easy!

进程,线程,协程,我们只有知道他们是怎么来的,才能知道他们是怎么没的!

进程的创建

通常使用fork就能创建一个子进程,创建子进程实际是需要调用系统的接口来执行的,系统执行以下几步:

  1. 创建进程控制块PCB
  2. 复制父进程的用户空间数据到子进程的用户空间
  3. 为子进程分配pid
  4. 子进程就绪加入调度队列
  5. 子进程继承共享资源,比如文件描述符

进程是程序执行中资源分配的基本单元,分配有堆栈,信号等。
多进程的情况下,在分时操作系统是通过时间片,来限定进程的运行时长。所以创建与销毁进程是十分耗费资源和耗时的,进程之间的切换,需要保存程序计数器和寄存器等数据。

线程的创建

线程其实是程序执行的基本单元。就像进程一样,有等待,运行,准备状态。
线程创建有以下步骤:

  1. 创建单独的执行的栈空间
  2. 分配有线程控制块(记录上下文和调度的数据)

假设有两个进程,一个进程A创建了多个线程,而另一个B没有创建线程,在这种情况下,时间片怎么分?我们前面说过,线程是程序执行的基本单元。那么A进程执行的次数将会比B多。一般在多核的情况下,也能有效运行线程。

当有多个线程一起执行的,就会产生资源竞争的问题,这个时候要充分考虑,多个线程的职责,合理分配任务。必要的时候需要加锁。

协程的创建

线程的切换,毕竟还是需要中断并进入内核态。而协程完全是在用户态实现的。那么就无法避免的,导致了进程的执行流,完全“模仿系统对线程”的切换,那么这个进程就完全阻塞在对线程的调度和执行上来。并不能有效的利用多核。但是对于密集的网络IO来说,用协程的优势 更明显一些。

我们在用一个恰当的比喻,来说明以上的事情。
一个小作坊,就是一个进程。里面有一些资源,比如工具和素材,需要你进行加工处理。
你发现一个人忙不过来,然后你雇了一个人帮你干活。只要告诉它干什么就行。这个帮工就是线程。你依然可以忙你自己的,它忙它的。
后来发现人力成本上升,你开始改用机器人(协程)。你自己不用干活,但是你需要指挥好些机器人去干这干那,你自己也不能闲着。

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