程序、进程、线程、协程结构图

程序、进程、线程、协程结构图

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/Lzy1154119938/article/details/139303361

程序、进程、线程和协程

程序（Program）

• 指的是编写好的源代码文件或者可执行文件
• 是静态的，存储在磁盘上

进程（Process）

• 是程序执行的一个实例
• 拥有自己的地址空间、资源、状态等
• 是系统分配资源的基本单位
• 可以独立运行、调度和管理
• 进程之间相互独立，需要通过进程间通信（IPC）进行交互

进程的特点

• 独立性：每个进程都有自己的地址空间和资源
• 隔离性：进程之间相互隔离，不会相互影响
• 并发性：多个进程可以同时执行
• 可抢占性：操作系统可以暂停当前进程并切换到其他进程

线程（Thread）

• 是进程内的一个执行单元
• 共享进程的地址空间和资源
• 是系统调度的基本单位
• 线程之间共享相同的上下文和全局变量
• 可以提高程序的并发性和响应性

线程的特点

• 共享性：线程共享进程的资源和地址空间
• 并发性：多个线程可以同时执行
• 高效性：创建和销毁线程比进程开销小
• 有限性：受限于进程的地址空间和资源

协程（Coroutine）

• 是一种轻量级的线程
• 在用户空间中实现，不依赖于操作系统的线程调度
• 可以暂停和恢复执行
• 协程之间可以相互切换，但不是被操作系统调度，而是由程序自身控制

协程的特点

• 用户空间实现：不依赖于操作系统的线程调度
• 轻量级：协程的创建和切换开销小
• 灵活性：可以在程序中自由切换和调度
• 适用性：适用于IO密集型任务和高并发场景

程序、进程、线程和协程作为最小单元关系的结构图

在这个结构图中：

• 程序是编写好的源代码文件或者可执行文件，是静态的。
• 进程是程序执行的一个实例，拥有自己的地址空间、资源等。
• 进程内包含多个线程，线程共享进程的地址空间和资源。
• 线程是进程内的一个执行单元，是系统调度的基本单位。
• 线程内包含多个协程，协程是一种轻量级的线程，可以在用户空间中实现，不依赖于操作系统的线程调度。

总结

• 线程是进程的最小执行单元，一个进程可以包含多个线程，它们共享进程的地址空间和资源，是操作系统调度的基本单位。
• 协程是轻量级的线程，是线程的最小执行单元，它在用户空间中实现，不依赖于操作系统的线程调度。协程之间可以自由切换，但不会被操作系统调度，而是由程序自身控制。

这种区分可以帮助我们理解它们在并发编程中的不同作用和特点。

进程、线程和协程之间的通信方式

进程之间通信（Inter-Process Communication, IPC）

1. 管道（Pipe）：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动。通常用于具有亲缘关系的进程之间的通信。
2. 命名管道（Named Pipe）：命名管道是一种有名字的FIFO文件，允许无关的进程之间进行通信。
3. 消息队列（Message Queue）：消息队列是一个消息链表，允许一个或多个进程通过消息进行通信，消息可以是结构体等复杂数据类型。
4. 信号量（Semaphore）：信号量是一种计数器，用于控制对共享资源的访问，允许多个进程之间进行同步和互斥操作。
5. 共享内存（Shared Memory）：共享内存是一块被多个进程共享的内存区域，允许多个进程之间直接读写共享的数据，需要配合信号量等进行同步。
6. 套接字（Socket）：套接字是一种基于网络的通信方式，允许不同主机上的进程进行通信。

线程之间通信（Inter-Thread Communication）

1. 锁机制（Lock）：线程通过互斥锁（Mutex）或读写锁（ReadWrite Lock）来保护共享资源的访问，只有拥有锁的线程才能访问共享资源。
2. 条件变量（Condition Variable）：线程通过条件变量来实现线程之间的等待和唤醒，允许线程在特定条件下等待或被唤醒。
3. 信号量（Semaphore）：信号量也可以用于线程之间的同步和互斥操作，允许多个线程之间进行同步。
4. 屏障（Barrier）：屏障允许一组线程在某个点上进行同步，当所有线程都达到该点后才能继续执行。
5. 消息队列（Message Queue）：一些线程库提供了消息队列的实现，允许线程之间通过消息进行通信。

协程之间通信

协程之间通信相对较为简单，通常通过共享全局变量来实现。由于协程在用户空间中运行，不涉及系统调度，因此不需要像进程或线程那样复杂的同步机制。协程通常在同一个线程内运行，它们共享该线程的内存空间，因此可以直接访问和修改全局变量。