进程、线程、协程、CPU

进程、线程、CPU

　　进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。或者说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。

　　线程则是进程的一个实体,是CPU（中央处理器）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。同一进程中的多个线程之间可以并发执行。由于线程之间的相互制约，致使线程在运行中呈现出间断性。线程也有就绪、阻塞和运行三种基本状态。就绪状态是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；运行状态是指线程占有处理机正在运行；阻塞状态是指线程在等待一个事件（如某个信号量），逻辑上不可执行。每一个程序都至少有一个线程，若程序只有一个线程，那就是程序本身。

　　1.进程和线程的关系：

　　(1)系统将资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。

　　(2)一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程。

　　(3)处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。

　　(4)线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。

　　2.处理机分配

　　处理机分配也可以称之为处理机调度，在多道程序设计系统中，内存中有多道程序运行，他们相互争夺处理机这一重要的资源。处理机调度就是从就绪队列中，按照一定的算法选择一个进程并将处理机分配给它运行，以实现进程并发地执行。在传统的操作系统中，包括作业调度和进程调度两步。

　　(1)作业调度。作业调度的基本任务是从后备队列中按照一定的算法，选择出若干个作业，为它们分配运行所需的资源(首先是分配内存)。在将它们调入内存后，便分别为它们建立进程，使它们都成为可能获得处理机的就绪进程，并按照一定的算法将它们插入就绪队列。

　　(2)进程调度。 进程调度的任务是从进程的就绪队列中， 按照一定的算法选出一个进程，把处理机分配给它，并为它设置运行现场，使进程投入执行。值得提出的是，在多线程 OS中，通常是把线程作为独立运行和分配处理机的基本单位，为此，须把就绪线程排成一个队列，每次调度时，是从就绪线程队列中选出一个线程，把处理机分配给它。

线程、协程

　　协程是一种用户级的轻量级线程，一个线程可以有0到多个协程，协程本质是一个线程时间分片去执行协程代码段。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。协程能保留上一次调用时的状态（即所有局部状态的一个特定组合），每次过程重入时，就相当于进入上一次调用的状态，换种说法：进入上一次离开时所处逻辑流的位置。

　　同一进程中，在多CPU的环境中，多线程可以并行，即多个线程同时在运行。

　　同一线程中，多协程只能并发，即同一时间只有一个协程在运行。

　　1.多线程的优点

　　(1)"最大限度地利用CPU资源",当某一线程的处理不需要占用CPU而只和I/O,OEMBIOS等资源打交道时,让需要占用CPU资源的其它线程有机会获得CPU资源。

　　(2)在多CPU的环境中，多线程是并发运行的,加快程序的执行速度。

　　2.多线程的缺点

　　(1)线程是可以共享内存的,但是线程切换还是需要时间消耗的。在单CPU的情况下，采用一个拥有两个线程的进程执行所需要的时间比一个线程的进程执行两次所需要的时间要多一些。

　　(2)多线程数据共享要访问同一个资源时，要进行同步处理。(同步处理:线程A跟B用同一份数据，A改变它的数据，需要等待B同步这一份数据再进行下一步操作)例如逻辑与渲染分离成两个线程一个写入一个读取,那么我们需要为每一份数据设计一个带有冗余缓存的结构。或者用lock这个关键字,以确保只有一个线程可以在特定时间内访问特定的对象。如果要锁定的不止一件事，可能是互相嵌套的，用Loom类。

　　3.协程的优点

　　(1) 协程的执行效率非常高。因为子程序切换不是线程切换，而是由程序自身控制，因此，没有线程切换的开销，和多线程比，线程数量越多，协程的性能优势就越明显。

　　(2)协程不需要多线程的锁机制。在协程中控制共享资源不加锁，只需要判断状态就好了

引用:

　　(1)进程丶线程丶CPU关系简述

　　(2)百度百科：分配系统资源

　　(3)单线程与多线程的区别