现在多进程多线程已经是老生常谈了,协程也在最近几年流行起来。python中有协程库gevent,py web框架tornado中也用了gevent封装好的协程。本文主要介绍进程、线程和协程三者之间的区别。

一、概念

  1、进程

进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。每个进程都有自己的独立内存空间,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。

  2、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,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是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。

  3、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。

 

二、区别:

  1、进程多与线程比较

线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体。线程与进程的区别:

  1. 地址空间:线程是进程内的一个执行单元,进程内至少有一个线程,它们共享进程的地址空间,而进程有自己独立的地址空间
  2. 资源拥有:进程是资源分配和拥有的单位,同一个进程内的线程共享进程的资源
  3. 线程是处理器调度的基本单位,但进程不是
  4. 二者均可并发执行

5) 每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口,但是线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制

2、协程多与线程进行比较

  1.  一个线程可以多个协程,一个进程也可以单独拥有多个协程,这样python中则能使用多核CPU。
  2.  线程进程都是同步机制,而协程则是异步
  3.  协程能保留上一次调用时的状态,每次过程重入时,就相当于进入上一次调用的状态

三、举例理解携程

举个例子:假设有1个洗衣房,里面有10台洗衣机,有一个洗衣工在负责这10台洗衣机。那么洗衣房就相当于1个进程,洗衣工就相当1个线程。如果有10个洗衣工,就相当于10个线程,1个进程是可以开多线程的。这就是多线程!

那么协程呢?先不急。大家都知道,洗衣机洗衣服是需要等待时间的,如果10个洗衣工,1人负责1台洗衣机,这样效率肯定会提高,但是不觉得浪费资源吗?明明1 个人能做的事,却要10个人来做。只是把衣服放进去,打开开关,就没事做了,等衣服洗好再拿出来就可以了。就算很多人来洗衣服,1个人也足以应付了,开好第一台洗衣机,在等待的时候去开第二台洗衣机,再开第三台,……直到有衣服洗好了,就回来把衣服取出来,接着再取另一台的(哪台洗好先就取哪台,所以协程是无序的)。这就是计算机的协程!洗衣机就是执行的方法。

当你程序中方法需要等待时间的话,就可以用协程,效率高,消耗资源少。

好了!现在来总结一下:

洗衣房 ==> 进程

洗衣工 ==> 线程

洗衣机 ==> 方法(函数)

async\await 的使用

正常的函数在执行时是不会中断的,所以你要写一个能够中断的函数,就需要添加async关键。

async 用来声明一个函数为异步函数,异步函数的特点是能在函数执行过程中挂起,去执行其他异步函数,等到挂起条件(假设挂起条件是sleep(5))消失后,也就是5秒到了再回来执行。

await 用来用来声明程序挂起,比如异步程序执行到某一步时需要等待的时间很长,就将此挂起,去执行其他的异步程序。await 后面只能跟异步程序或有__await__属性的对象,因为异步程序与一般程序不同。假设有两个异步函数async a,async b,a中的某一步有await,当程序碰到关键字await b()后,异步程序挂起后去执行另一个异步b程序,就是从函数内部跳出去执行其他函数,当挂起条件消失后,不管b是否执行完,要马上从b程序中跳出来,回到原程序执行原来的操作。如果await后面跟的b函数不是异步函数,那么操作就只能等b执行完再返回,无法在b执行的过程中返回。如果要在b执行完才返回,也就不需要用await关键字了,直接调用b函数就行。所以这就需要await后面跟的是异步函数了。在一个异步函数中,可以不止一次挂起,也就是可以用多个await

博客里大都是转载的内容,其目的主要用户知识的组织和管理。