进程线程和协程

• 进程(process):
  • 定义
  • 特征
  • 进程状态：（三状态）
  • 进程状态
• 线程：
  • 线程状态：
• 协程：
• 与线程的比较

进程(process):

定义

• 狭义定义：进程就是一段程序的执行过程例如启动的某个app。
• 广义定义：进程是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统中,进程即是基本的分配单元，也是基本的执行单元。

特征

1. 每个进程都有自己的地址空间，一般情况下，包含文本区域、数据区域、堆栈
2. 进程是执行中的程序，程序是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时，它才能成为一个活动的实体，我们称之为进程
3. 进程本身不会运行，是线程的容器。线程不能单独执行，必须组成进程
4. 一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程
5. 对于操作系统来讲，一个任务就是一个进程，比如开一个浏览器就是启动一个浏览器进程。打开一款app就是打开一个进程，例如打开香哈就是运行了一个进程。
6. 有些进程还不止同时做一件事情。比如打开香哈，它可以同时进行看视频并且回复用户评论，在一个进程内部，要同时干多件事情。

进程状态：（三状态）

1. 就绪：获取出CPU外的所有资源、只要处理器分配资源就可以马上执行
2. 运行：获得处理器分配的资源，程序开始执行
3. 阻塞：当程序条件不够的时候，需要等待提交满足的时候才能执行。

进程状态

1. 创建状态：进程在创建时需要申请一个空白PCB，向其中填写控制和管理进程的信息，完成资源分配。如果创建工作无法完成，比如资源无法满足，就无法被调度运行，把此时进程所处状态称为创建状态
2. 就绪状态：进程已经准备好，已分配到所需资源，只要分配到CPU就能够立即运行
3. 执行状态：进程处于就绪状态被调度后，进程进入执行状态
4. 阻塞状态：正在执行的进程由于某些事件（I/O请求，申请缓存区失败）而暂时无法运行，进程受到阻塞。在满足请求时进入就绪状态等待系统调用
5. 终止状态：进程结束，或出现错误，或被系统终止，进入终止状态。无法再执行

线程：

1. 一个进程中至少有一个线程，不然就没有存在的意义
2. 在一个进程内部，要同时干多件事情，就需要同时运行多个子任务，我们把进程内的这些子任务叫做线程
3. 多线程就是为了同步完成多项任务(在单个程序中同时运行多个线程完成不同的任务和工作)，不是为了提高运行效率，而是为了提高资源使用效率来提高系统的效率
4. 一个简单的比喻，多线程就像是火车上的每节车厢，而进程就是火车
5. 线程是程序执行流的最小单元。一个标准的线程由当前的线程ID、当前指令指针、寄存器和堆栈组成
6. 同一个进程中的多个线程之间可以并发执行

线程状态：

• 就绪：指线程具备运行的所有条件，逻辑上可以运行，在等待处理机
• 运行：指线程占用处理机正在运行
• 阻塞：线程在等待一个事件，逻辑上不可执行

如果我们要同时执行多个任务怎么办?

启动多个进程，每个进程虽然只有一个线程，但是多个进程可以一块执行多个任务
启动一个进程，在一个进程内启动多个线程，这样多个线程也可以一块执行多个任务
多任务：

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（进程和线程都是由cpu 内核进行调度）。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。
  对于 进程、线程，都是有内核进行调度，有 CPU 时间片的概念，进行 抢占式调度（有多种调度算法）
• 对于 协程(用户级线程)，这是对内核透明的，也就是系统并不知道有协程的存在，是完全由用户自己的程序进行调度的，因为是由用户程序自己控制，那么就很难像抢占式调度那样做到强制的 CPU 控制权切换到其他进程/线程，通常只能进行 协作式调度，需要协程自己主动把控制权转让出去之后，其他协程才能被执行到。
  goroutine 和协程区别
• 本质上，goroutine 就是协程。 不同的是，Golang 在 runtime、系统调用等多方面对 goroutine 调度进行了封装和处理，当遇到长时间执行或者进行系统调用时，会主动把当前 goroutine 的CPU (P) 转让出去，让其他 goroutine 能被调度并执行，也就是 Golang 从语言层面支持了协程。Golang 的一大特色就是从语言层面原生支持协程，在函数或者方法前面加 go关键字就可创建一个协程。

与线程的比较

• 每个 goroutine (协程) 默认占用内存远比 Java 、C 的线程少。
  goroutine：2KB（官方）
  线程：8MB（参考网络）
• 线程和 goroutine 切换调度开销方面
  线程/goroutine 切换开销方面，goroutine 远比线程小
  线程：涉及模式切换(从用户态切换到内核态)、16个寄存器、PC、SP...等寄存器的刷新等。
  goroutine：只有三个寄存器的值修改 - PC / SP / DX.