「知识科普」比多线程还快？了解下什么是协程

Lvshen的技术小屋 04-06 2118

前言：

现在朋友们对“python线程进程协程的区别”大体比较珍视，姐妹们都需要分析一些“python线程进程协程的区别”的相关资讯。那么小编同时在网络上汇集了一些对于“python线程进程协程的区别””的相关文章，希望我们能喜欢，我们一起来学习一下吧！

什么是线程

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。大部分情况下，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

在一些系统中，线程也被称之为轻量进程。而轻量进程一般指的内核线程。

一个进程可以有很多线程来处理，每条线程并行执行不同的任务。如果进程要完成的任务很多，这样需很多线程，也要调用很多核心。因此在多核的CPU上面使用多线程程序设计能更有效地利用CPU。

多线程示例：

@Test    public void testThread() {        Thread thread1 = new Thread(() -> funA(),"Thread-1");        Thread thread2 = new Thread(() -> funB(),"Thread-2");        Thread thread3 = new Thread(() -> funC(),"Thread-3");        thread1.start();        thread2.start();        thread3.start();    }    public void funA() {        System.out.println("A1");        System.out.println("A2");        System.out.println("A3");    }    public void funB() {        System.out.println("B1");        System.out.println("B2");        System.out.println("B3");    }    public void funC() {        System.out.println("C1");        System.out.println("C2");        System.out.println("C3");    }

运行结果：

A1C1C2C3B1A2A3B2B3

线程调度示意图：

如上图，一个线程绑定一个任务，任务会在CPU内执行，在Windows和Liunx等系统中，任务的调度采用的时间片强占调用方式。任务的状态分为运行状态和就绪状。举个例子，当任务1进行到就绪状态时，就会进行中断处理，并保存当前任务相关的执行信息（存在内存中），操作系统内核会分配接下来可以执行哪个任务，我们假设分配给了任务3执行。当任务3中断了，可能跳到了任务2，也可能跳回到了任务1，读取保存的执行信息，继续执行起来。

这里就会有3个线程之间的来回切换。

线程阻塞切换需要在操作系统的内核上面切换，会有用户态到内核态的切换。

协程与线程

上面描述我们知道，线程中任务的调度是由内核操作的，会有用户空间到内核空间的跨越，不利于系统性能。而聪明的程序员想到，何不自己写一套程序来控制任务之间的调度呢，这样将任务调度控制在用户空间。

关于协程，我们来看看维基百科上面关于协程的介绍：

协程非常类似于线程。但是协程是协作式多任务的，而线程典型是抢占式多任务的。这意味着协程提供并发性而非并行性。协程相比线程，优势是它们可以用于硬性实时的语境（在协程之间的切换不需要涉及任何系统调用或任何阻塞调用），这里不需要用来守卫关键区块的同步性原语（primitive）比如互斥锁、信号量等，并且不需要来自操作系统的支持。有可能以一种对调用代码透明的方式，使用抢占式调度的线程实现协程，但是会失去某些利益（特别是对硬性实时操作的适合性和相对廉价的相互之间切换）。

线程是协作式多任务的轻量级线程，本质上描述了同协程一样的概念。其区别，如果一定要说有的话，是协程是语言层级的构造，可看作一种形式的控制流，而线程是系统层级的构造，可看作恰巧没有并行运行的线程。这两个概念谁有优先权是争议性的：线程可看作为协程的一种实现，也可看作实现协程的基底。

一个线程其实就是执行一个子程序，那么什么什么是子程序呢？

子程序就是函数，在Java中就是方法。如果一个funA调用了funB，funB调用funC，那么，需要先执行完funC，再执行funB，最后再执行funA。

整个子程序内部调用是通过栈来实现的。

那么协程跟子程序有什么关系呢？

其实协程也是一个子程序，但是在执行子程序的过程中，子程序的内部可以中断，转而去执行别的子程序，之后又可以回来执行当前的子程序。

这个是不是有点像CPU的中断。

我们来看一段代码：

funA() {  println("A1");  println("A2");  println("A3");}funB() {  println("B1");  println("B2");  println("B3");}funC() {  println("C1");  println("C2");  println("C3");}

如果上面的代码由协程执行，可能在执行funA的时候在内部某一点中断，然后就去执行funB，也有可能回去执行funC，最后的结果可能就是：