線程、進程、協程和GIL（一）

　　參考連接：https://www.cnblogs.com/alex3714/articles/5230609.html

　　　　　　　https://www.cnblogs.com/work115/p/5620272.html

　　編程離不開併發，而併發的基礎就離不開線程、進程、協程。那麼什麼是線程、進程、協程呢？

進程：

　　進程是對資源進行分配和調度的最小單位，是操做系統結構的基礎，是線程的容器（就像是一幢房子，一個空殼子，並不能運動）。

　　線程的概念主要有兩點：

　　　　一、進程是一個實體，每一個進程都有本身的地址空間，通常包括文本區域（text region）、數據區域（data region）和堆棧（stack region）

　　　　文本區域存儲處理器執行的代碼；數據區域存儲變量和進程在執行期間所使用的動態分配的內存；堆棧區域存儲在活動過程當中所調用的指令和本地變量

　　　　二、進程是一個「執行中的程序」。程序是一個沒有生命的實體，只有在操做系統調用時，他纔會成爲一個活動的實體：進程。

線程：

　　線程被稱爲輕量級進程，是操做系統可以運算調度的最小單位，線程被包含在進程中，是進程中實際處理單位（就像是房子裏的人，人才能動）

　　  一個標準的線程由線程ID，當前指令指針(PC），寄存器集合和堆棧組 成。另外，線程是進程中的一個實體，是被系統獨立調度和分派的基本單位，

　　線程本身不擁有系統資源，只擁有一點兒在運行中必不可少的資源，但它可與同屬一個 進程的其它線程共享進程所擁有的所有資源。

　　一個線程能夠建立和撤消另外一個線程，同一進程中的多個線程之間能夠併發執行。因爲線程之間的相互制約，導致線程 在運行中呈現出間斷性。

　　線程也有就緒、阻塞和運行三種基本狀態。就緒狀態是指線程具有運行的全部條件，邏輯上能夠運行，在等待處理機；

　　運行狀態是指線程佔有處理機正在運行；阻塞狀態是指線程在等待一個事件（如某個信號量），邏輯上不可執行。

　　每個程序都至少有一個線程，若程序只有一個線程，那就是程序自己。

進程與線程的區別：

　　進程是資源分配的最小單位，線程是系統調度（程序執行）的最小單位。

　　進程有本身獨佔的地址空間，每啓動一個進程，系統就須要爲它分配地址空間；

　　而一個進程下全部線程共享該進程的全部資源，使用相同的地址空間，所以CPU在線程之間切換遠遠比在進城之間切換花費小，並且建立一個線程的開銷也遠遠比開闢一個進程小得多。

　　線程之間通訊更加方便，同一進程下全部線程共享全局變量、靜態變量等數據。而進程之間通訊須要藉助第三方。

　　線程只能歸屬於一個進程而且它只能訪問該進程所擁有的資源。當操做系統建立一個進程後，該進程會自動申請一個名爲主線程或首要線程的線程。

　　處理IO密集型任務或函數用線程；

　　處理計算密集型任務或函數用進程。

協程：

　　協程又叫微線程，一個程序能夠包含多個協程，就比如一個進程包含多個線程。協程的調度徹底由用戶控制。

　　協程擁有本身的寄存器上下文和棧。協程調度切換時，將寄存器上下文和棧保存到其餘地方，在切回來的時候，恢復先前保存的寄存器上下文和棧，

　　直接操做棧則基本沒有內核切換的開銷，能夠不加鎖的訪問全局變量，因此上下文的切換很是快。

　　協程和線程的阻塞是有本質區別的。協程的暫停徹底由程序控制，線程的阻塞狀態是由操做系統內核來進行切換。

　　所以，協程的開銷遠遠小於線程的開銷。

線程和協程的區別：

　　一個線程能夠多個協程，一個進程也能夠單獨擁有多個協程，這樣python中則能使用多核CPU。

　　線程進程都是同步機制，而協程則是異步

　　協程能保留上一次調用時的狀態，每次過程重入時，就至關於進入上一次調用的狀態

 

　　咱們常說python中的多線程都是假的，由於不管你啓多少個線程，你有多少個cpu, Python在執行的時候會淡定的在同一時刻只容許一個線程運行。

　　這又是爲何呢？其實這主要是因爲GIL的存在而形成的，那麼GIL又是什麼呢？

GIL：

 　　GIL(Global Interpreter Lock) 全局解釋器鎖

　　官方解釋：In CPython, the global interpreter lock, or GIL, is a mutex that prevents multiple native threads from executing Python bytecodes at once.

　　This lock is necessary mainly because CPython’s memory management is not thread-safe. (However, since the GIL exists, other features have grown to depend on the guarantees that it enforces.

　　什麼意思呢？在CPython中，全局解釋器鎖是一個互斥鎖，它能夠防止多個本機線程同時執行Python字節碼。這個鎖是必要的，主要是由於CPython的內存管理不是線程安全的。簡而言之，GIL其實就是一個全局排它鎖，他規定了在同一時間僅僅只能有一個線程來對數據進行操做。

　　首先說一下，這個GIL並非python的缺陷，它僅僅在CPython中存在，這是由於在最初，python是由C寫的，在起線程時是直接調用的操做系統的系統線程。

　　因此GIL僅僅在Cpython的python解釋器中存在該問題，其餘的如JPython就沒有這個問題，可是大多數的python執行環境默認使用CPython解釋器，

　　因此GIL這個問題比較常見。

　

　　理清了進程、線程、協程和GIL的基本概念，下一篇博客咱們再來講說在Python中如何建立線程、進程、協程。

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