进程、线程、协程和Goroutine知识

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-12-23 06:11 212阅读 0赞

## 进程 ##

进程是一种系统运行行动，是程序的执行实体。

ps -aux | grep xxx		# 根据应用名找到该应用的进程id号（即pid）

![在这里插入图片描述][20201122193233535.png_pic_center]  
.

ps xxx		# 根据pid查看当前进程

![在这里插入图片描述][20201122193515313.png_pic_center]

*  PID：进程ID
 *  TTY：终端的次要装置号码 (minor device number of tty)
 *  STAT: 进程状态
 *  TIME: 进程消耗CPU的时间
 *  COMMAND: 进程执行时的命令的名称和参数

## 线程 ##

线程是运算调度的最小单元，线程是系统级别的，由操作系统调度，能同时运算多个任务。线程内存大小是由内核控制，并且每个线程的内存大小都可能不同。

ps -M xxx		# 根据pid查看当前进程所有的线程

![在这里插入图片描述][20201122202202773.png_pic_center]

## 协程 ##

协程是轻量级的线程，协程是程序级别的，由程序员根据需要自己调度，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。因此：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。简单来说协程是用户控制的函数。

*  协程的优点：

（1）无需线程上下文切换的开销，协程避免了无意义的调度，由此可以提高性能（但也因此，程序员必须自己承担调度的责任，同时，协程也失去了标准线程使用多CPU的能力）

（2）无需原子操作锁定及同步的开销

（3）方便切换控制流，简化编程模型

（4）高并发+高扩展性+低成本：一个CPU支持上万的协程都不是问题。所以很适合用于高并发处理。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>协程优势</th> 
   <th>与线程相比</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>内存消耗更小</td> 
   <td>一个线程可以包含多个协程<br>线程需要8MB的内存<br>协程只需要2KB的内存</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>上下文切换更快</td> 
   <td>线程申请内存，需要经过内核控制<br>协程申请内存，不需要经过内核</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  协程的缺点：

（1）无法利用多核资源：协程的本质是个单线程,它不能同时将 单个CPU 的多个核用上,协程需要和进程配合才能运行在多CPU上.当然我们日常所编写的绝大部分应用都没有这个必要，除非是cpu密集型应用。

（2）进行阻塞（Blocking）操作（如IO时）会阻塞掉整个程序

## Goroutine ##

Goroutine实际上也是一种协程，只不过是经过golang团队再优化成更符合golang特性的协程。

1.  去掉了冗余的协程生命周期管理
2.  降低额外的延迟和开销。由于协程间频繁交互导致的系统额外的延迟和开销，对这部分进行了优化，对系统负担更少
3.  降低加锁/解锁的频率

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>Goroutine生命周期</th> 
   <th>- - -</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>协程创建</td> 
   <td>由go关键字创建协程</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>协程回收</td> 
   <td>由Go语言的GC和垃圾回收机制控制</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>协程中断</td> 
   <td>context实现中断</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 多协程 ##

*  场景

1.  运算量比较多的流程上
2.  协程间的互相依赖比较低

*  滥用

1.  会增加额外的耗时。比如分配协程的时候耗时过高，会导致程序占用cpu过久，就会导致整体执行流程耗时也跟着变长
2.  会增加额外的内存消耗。协程运行期间数据一直保留在内存中，导致内存会有额外的消耗

*  通信

多个Goroutine如果想要进行通信的话，一般是使用channel 这个数据结构。

type hchan struct { 
        qcount   uint           // total data in the queue
        dataqsiz uint           // size of the circular queue
        buf      unsafe.Pointer // points to an array of dataqsiz elements
        elemsize uint16
        closed   uint32
        elemtype *_type // element type
        sendx    uint   // send index
        recvx    uint   // receive index
        recvq    waitq  // list of recv waiters
        sendq    waitq  // list of send waiters
    
        // lock protects all fields in hchan, as well as several
        // fields in sudogs blocked on this channel.
        //
        // Do not change another G's status while holding this lock
        // (in particular, do not ready a G), as this can deadlock
        // with stack shrinking.
        lock mutex
    }

![在这里插入图片描述][2020112223230372.png]

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>channel</th> 
   <th>作用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>传递方面</td> 
   <td>消息传递<br>任务发送<br>事件广播</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>控制方面</td> 
   <td>资源争抢<br>并发控制<br>流程开关</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 巨人的肩膀 ##

> 从他人的工作中汲取经验来避免自己的错误重复，正如我们是站在巨人的肩膀上才能做出更好的成绩。

[https://blog.csdn.net/freeking101/article/details/53444530][https_blog.csdn.net_freeking101_article_details_53444530]  
[https://www.cnblogs.com/supersand/p/12350453.html][https_www.cnblogs.com_supersand_p_12350453.html]  
[https://www.imooc.com/learn/1241][https_www.imooc.com_learn_1241]  
[https://studygolang.com/articles/19740][https_studygolang.com_articles_19740]

[20201122193233535.png_pic_center]: /images/20221120/e2bf578f4a4d4eeebaf5725b3f181302.png
[20201122193515313.png_pic_center]: /images/20221120/a7bd7b2b268845c7945b151e1f845225.png
[20201122202202773.png_pic_center]: /images/20221120/df999c7698b446c58b489502065b6544.png
[2020112223230372.png]: /images/20221120/478be1b06e194dd58700415cfdf0b825.png
[https_blog.csdn.net_freeking101_article_details_53444530]: https://blog.csdn.net/freeking101/article/details/53444530
[https_www.cnblogs.com_supersand_p_12350453.html]: https://www.cnblogs.com/supersand/p/12350453.html
[https_www.imooc.com_learn_1241]: https://www.imooc.com/learn/1241
[https_studygolang.com_articles_19740]: https://studygolang.com/articles/19740