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大家好，我是煎鱼。

最近金三银四，是面试的节令。在我的 Go 读者交换群里呈现了许多小伙伴在探讨本人面试过程中所遇到的一些 Go 面试题。

明天的男主角，是工程师的必修技能，那就是 “什么是协程，协程和线程的区别和分割？”

既要了解线程，还要解说协程，并且诠释两者间的区别，然而因为提到线程，就必然波及过程，因而本文将会同时梳理介绍 “过程、协程、协程” 三者的随笔常识。

心愿能引发大家的一些思考。

过程

过程是什么

过程是操作系统对一个正在运行的程序的一种形象，过程是资源分配的最小单位。

为什么有过程

为什么会有 ”过程“ 呢？说白了还是为了正当压迫 CPU 的性能和调配运行的工夫片，不能 “闲着“。

在计算机中，其计算外围是 CPU，负责所有计算相干的工作和资源。单个 CPU 一次只能运行一个工作。如果一个过程跑着，就把惟一一个 CPU 给齐全占住，那是十分不合理的。

那为什么要压迫 CPU 的性能？因为 CPU 切实是太快，太快，太快了，寄存器仅仅可能追的上他的脚步，RAM 和别的挂在各总线上的设施则更是可望不可即。

多过程的原因

如果总是在运行一个过程上的工作，就会呈现一个景象。就是工作不肯定总是在执行 ”计算型“ 的工作，会有很大可能是在执行网络调用，阻塞了，CPU 岂不就节约了？

这又呈现了多过程，多个 CPU，多个过程。多过程就是指计算机系统能够同时执行多个过程，从一个过程到另外一个过程的转换是由操作系统内核治理的，个别是同时运行多个软件。

线程

有了多过程，想必在操作系统上能够同时运行多个过程。那么为什么有了过程，还要线程呢？

起因如下：

  • 过程间的信息难以共享数据，父子过程并未共享内存，须要通过过程间通信（IPC），在过程间进行信息替换，性能开销较大。
  • 创立过程（个别是调用 fork 办法）的性能开销较大。

大家又把眼光转向了过程内，能不能在过程里做点什么呢？

一个过程能够由多个称为线程的执行单元组成。每个线程都运行在过程的上下文中，共享着同样的代码和全局数据。

多个过程，就能够有更多的线程。多线程比多过程之间更容易共享数据，在上下文切换中线程个别比过程更高效。

起因如下：

  • 线程之间可能十分不便、疾速地共享数据。

    • 只需将数据复制到过程中的共享区域就能够了，但须要留神防止多个线程批改同一份内存。

  • 创立线程比创立过程要快 10 倍甚至更多。

    • 线程都是同一个过程下自家的孩子，像是内存页、页表等就不须要了。

协程是怎么回事

协程是什么

协程（Coroutine）是用户态的线程。通常创立协程时，会从过程的堆中调配一段内存作为协程的栈。

线程的栈有 8 MB，而协程栈的大小通常只有 KB，而 Go 语言的协程更夸大，只有 2-4KB，十分的笨重。

协程的诞生

依据维基百科的说法，马尔文·康威于 1958 年创造了术语 “coroutine” 并用于构建汇编程序，对于协程最后的出版讲解在 1963 年发表。

也就是历史上是先有的 “协程”，再有的 “线程”，线程是在在协程的根底上增加了栈等性能后扩大进去的。

但为什么一开始协程没有火起来呢？这个比拟难考据，大概率还是与 60 年前的计算机时代背景无关。

而现在人们把协程调度的逻辑更进一步形象为 “等 IO，让出，IO 结束”，在此基础上人们发现协程的形式能解决多线程环境下很多代码逻辑 “凌乱”。

协程的劣势

既然线程仿佛曾经很好地填补了过程的遗憾，那怎么又进去了一个 “协程”，难道是反复造轮子吗？

协程的劣势（via InfoQ @八两）如下：

  • 节俭 CPU：防止零碎内核级的线程频繁切换，造成的 CPU 资源节约。好钢用在刀刃上。而协程是用户态的线程，用户能够自行管制协程的创立于销毁，极大水平防止了零碎级线程上下文切换造成的资源节约。
  • 节约内存：在 64 位的Linux中，一个线程须要调配 8MB 栈内存和 64MB 堆内存，零碎内存的制约导致咱们无奈开启更多线程实现高并发。而在协程编程模式下，能够轻松有十几万协程，这是线程无法比拟的。
  • 稳定性：后面提到线程之间通过内存来共享数据，这也导致了一个问题，任何一个线程出错时，过程中的所有线程都会跟着一起解体。
  • 开发效率：应用协程在开发程序之中，能够很不便的将一些耗时的IO操作异步化，例如写文件、耗时 IO 申请等。

协程实质上就是用户态下的线程，所以也有人说协程是 “轻线程”，但咱们肯定要辨别用户态和内核态的区别，很要害。

总结

归归根到底，在日常或面试中遇到 “什么是协程，协程和线程的区别和分割？” 这类问题时，面试者惯例会把过程、线程、协程都介绍一遍。

为了不便记忆和诠释，举荐大家联合故事来讲会比拟好，这一块能够参考阮一峰大神翻译的《过程与线程的一个简略解释》，会带来不少好感。

而最要害的局部，在于协程和线程的区别和分割是什么？

咱们能够通过文章中的介绍，从协程 -> 线程的历史进程来阐明。接着进一步比照协程和线程两者的劣势和毛病，就能比拟好的诠释区别和分割了。

更优良的局部，能够诠释完基本概念和区别后，进一步延长都你所面试的岗位，例如是 Go 语言，就能够介绍 Go 语言的协程的具体利用和实现。

毕竟，Go 语言能够轻轻松松开数十万个协程，毫无波澜。这样可能更好的体现你对协程、线程的常识深度和广度利用，而不是单纯的背概念。

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参考

  • 线程和过程的区别是什么？
  • 有了多线程，为什么还要有协程？
  • 过程与线程的一个简略解释