进程、线程和协程有什么区别-猿码集

1. 概述

进程、线程和协程都是操作系统中用于实现并发的方式。在从单核CPU转向多核CPU的发展过程中，这三种实现方式的应用越来越广泛。但对于普通开发者来说，对这三者的区别可能感觉不是很清晰。本文将重点阐述进程、线程和协程之间的区别。

2. 进程

2.1 进程的定义

进程是计算机中进行资源分配、调度的最小单位。每个进程都可拥有自己独立的一块内存区域、一组系统资源（如打开的文件句柄、网络连接等）和一个执行代码的空间。进程也被看作是一个程序的实例。

一个进程可以包含多个线程，又称之为多线程。多个进程之间可以相互通信，这种通信方式可以是进程间通信（IPC），如管道、套接字等。

2.2 进程的特点

进程有以下特点：

进程相互独立。每个进程都是独立的，有自己的地址空间，不会互相干扰。

进程之间相互隔离。进程与进程之间是通过进程间通信（IPC）进行数据交换或共享资源。

进程相比线程更耗资源。一个进程包含多个线程，它们扮演不同的角色；进程要占用更多的内存，更耗CPU资源。

2.3 进程的实现方式

在Python中，可以使用multiprocessing模块来实现进程，其中最常用的类是Process和Pool。

import multiprocessing
def worker():
    print("子进程正在运行")
if __name__ == '__main__':
    p = multiprocessing.Process(target=worker)
    p.start()
    p.join()

3. 线程

3.1 线程的定义

线程是进程中的一个执行单元，是处理器调度的最小单位。线程自己不拥有系统资源，它与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。

与进程不同的是，不同线程之间通过数据通信共享内存。这样可以达到多线程的目的——提高系统资源的使用效率。

3.2 线程的特点

线程有以下特点：

线程是轻量级的。一个线程可以看作是进程中的一个独立执行流，与进程相比，线程所占用的资源要少得多

线程拥有公共资源。在同一个进程中的线程，它们共享同一片段内存地址，因此线程之间的数据通信及资源共享比进程更容易实现。

线程相对安全。线程相对于进程安全得多，因为线程有一个上下文和栈，线程之间的数据隔离不会出问题。

3.3 线程的实现方式

Python中可以使用threading模块来实现线程。

import threading
def worker():
    print("子线程正在运行")
if __name__ == '__main__':
    t = threading.Thread(target=worker)
    t.start()
    t.join()

4. 协程

4.1 协程的定义

协程是一种用户态的轻量级线程，也叫微线程，它不需要操作系统进行调度。协程的任务调度是由程序来协调实现的，因此协程可以轻松地暂停和继续执行。

4.2 协程的特点

协程有以下特点：

协程是用户态线程。协程不受操作系统的控制，遵循用户编写的代码逻辑而非系统内核调度。

协程避免了线程切换的开销。协程的切换只是程序上下文的切换，并没有涉及到内核态的切换，因此其速度更快。

协程可实现多任务协同。协程能够在一个线程内实现多任务之间的协作，可以大大地提高系统的并发性。

4.3 协程的实现方式

Python中可以使用gevent实现协程。

import gevent
def worker():
    print("协程正在运行")
if __name__ == '__main__':
    g = gevent.spawn(worker)
    g.join()

5. 总结

通过以上对进程、线程和协程的分析，我们可以看出三者之间的区别和联系。三者在实现多任务方面各有优缺点，需要根据实际需求选择使用。

进程、线程和协程有什么区别