漫画：什么是协程？

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程序员小灰 2020-11-14 16:18:40 ©著作权

文章标签 java 文章分类 Java 后端开发

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漫画：什么是协程？

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什么是进程和线程

有一定基础的小伙伴们肯定都知道进程和线程。

进程是什么呢？

直白地讲，进程就是应用程序的启动实例。比如我们运行一个游戏，打开一个软件，就是开启了一个进程。

进程拥有代码和打开的文件资源、数据资源、独立的内存空间。

线程又是什么呢？

线程从属于进程，是程序的实际执行者。一个进程至少包含一个主线程，也可以有更多的子线程。

线程拥有自己的栈空间。

有人给出了很好的归纳：

对操作系统来说，线程是最小的执行单元，进程是最小的资源管理单元。

无论进程还是线程，都是由操作系统所管理的。

Java中线程具有五种状态：

初始化可运行运行中阻塞销毁

这五种状态的转化关系如下：

但是，线程不同状态之间的转化是谁来实现的呢？是JVM吗？

并不是。JVM需要通过操作系统内核中的TCB（Thread Control Block）模块来改变线程的状态，这一过程需要耗费一定的CPU资源。

进程和线程的痛点

线程之间是如何进行协作的呢？

最经典的例子就是生产者/消费者模式：

若干个生产者线程向队列中写入数据，若干个消费者线程从队列中消费数据。

如何用java语言实现生产者/消费者模式呢？

让我们来看一看代码：

public class ProducerConsumerTest {

public static void main(String args[]) {
   final Queue<Integer> sharedQueue = new LinkedList();
   Thread proucer = new Producer(sharedQueue);
   Thread consumer = new Consumer(sharedQueue);
   producer.start();
mer.start();
}

class Producer extends Thread {

privae static final int MAX_QUEUE_SIZE = 5;
private final Queue sharedQueue;
public Producer(Queue sharedQueue) {
   super();
   this.sharedQueue = sharedQueue;
}
@Override
public void run() {
   for (int i = 0; i < 100; i++) {
       synchronized (sharedQueue) {
           while (sharedQueue.size() >= MAX_QUEUE_SIZE) {
               System.out.println("队列满了，等待消费");
               try {
                   sharedQueue.wait();
               } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();

class Consumer extends Thread { private final QueuesharedQueue;

public Consumer(Queue sharedQueue) {
   super();
   this.sharedQueue = sharedQueue;
}
@Override
public void run() {
   while(true) {
       synchronized (sharedQueue) {
           while (sharedQueue.size() == 0) {
               try {
                   System.out.println("队列空了，等待生产");
                   sharedQueue.wait();
               } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
           }
           int number = sharedQueue.poll();
           System.out.println("进行消费 : " + number );
           sharedQueue.notify();
       }
   }

这段代码做了下面几件事： 1.定义了一个生产者类，一个消费者类。 2.生产者类循环100次，向同步队列当中插入数据。 3.消费者循环监听同步队列，当队列有数据时拉取数据。 4.如果队列满了（达到5个元素），生产者阻塞。 5.如果队列空了，消费者阻塞。

上面的代码正确地实现了生产者/消费者模式，但是却并不是一个高性能的实现。为什么性能不高呢？原因如下：

1.涉及到同步锁。 2.涉及到线程阻塞状态和可运行状态之间的切换。 3.涉及到线程上下文的切换。

以上涉及到的任何一点，都是非常耗费性能的操作。