进程、线程与纤程——操作系统入门（2）

进程、线程与纤程

1. 进程

进程是资源分配的基本单位。

进程控制块 (Process Control Block, PCB) 描述进程的基本信息和运行状态，所谓的创建进程和撤销进程，都是指对 PCB 的操作。

下图显示了 4 个程序创建了 4 个进程，这 4 个进程可以并发地执行。

2. 线程

线程是独立调度（执行）的基本单位。

一个进程中可以有多个线程，它们共享进程资源。

QQ 和浏览器是两个进程，浏览器进程里面有很多线程，例如 HTTP 请求线程、事件响应线程、渲染线程等等，线程的并发执行使得在浏览器中点击一个新链接从而发起 HTTP 请求时，浏览器还可以响应用户的其它事件。

3. 区别（面试题）

Ⅰ 拥有资源

进程是资源分配的基本单位，但是线程不拥有资源，线程可以访问隶属进程的资源（线程共享进程中的资源）。

Ⅱ 调度

线程是独立调度（执行）的基本单位。

Ⅲ 系统开销

由于创建或撤销进程时，系统都要为之分配或回收资源，如内存空间、I/O 设备等，所付出的开销远大于创建或撤销线程时的开销。类似地，在进行进程切换时，涉及当前执行进程 CPU 环境的保存及新调度进程 CPU 环境的设置，而线程切换时只需保存和设置少量寄存器内容，开销很小。

Ⅳ 通信方面

线程间可以通过直接读写同一进程中的数据进行通信，但是进程通信需要借助 IPC。

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纤程

• 程序双击可以产生一个进程，一个程序可以有多个进程，一个进程可以有多个线程，一个线程可以包含一个或多个纤程。

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1.什么是纤程（协程）？

纤程（Fiber）：纤程是更轻量级的线程，线程中的线程，一个线程可以包含一个或多个纤程。纤程是在用户模式下实现的，内核对纤程一无所知。纤程拥有自己的寄存器上下文和栈。

不用和内核打交道所以效率高。

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2.为什么和内核打交道效率低？

3.为什么要有纤程（和线程的比较）？

Java中的任何一个线程（Thread）对应的都是一个操作系统内核级的线程（操作系统所能起的线程数是有限的，资源是很宝贵的） 在Linux上起一个线程大概会消耗1M左右的资源。起一个线程会在用户态和内核态来回切换。

也就是说，线程是重量级的，纤程是轻量级的线程，它消耗小，切换快。在某些特定的情况下，纤程的效率要比线程的效率高很多，一个进程可以创建成千上万个纤程。

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4.纤程的应用场景？

纤程一般运用在回调（回调函数）上（用户空间的异步编程）

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补充：程序的本质

程序就是指令和数据的集合，通过一定顺序排列的指令和数据，就可以完成特定的工作。

• 和线程相关的堆栈也记录了这些信息。
• 一个CPU同一时间只能执行一个线程，当CPU切换线程的时候，需要把PC中的数据，堆栈中的数据保存在内存中，然后执行另外一个线程。若想重新执行之前的线程，把保存的数据再重新放回。
• 所谓的线程在执行时，就是寄存器的一堆信息再加上一些堆栈的信息，就能保留这些线程的执行信息。

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参考资料：马士兵教育 CyC208