协程和线程

转自:https://blog.youkuaiyun.com/Al_assad/article/details/78221146

 

协程和线程的区别

协程和线程的共同目的之一是实现系统资源的上下文调用,不过它们的实现层级不同;

线程(Thraed)是比进程小一级的的运行单位,多线程实现系统资源上下文调用,是编程语言交付系统内核来进行的(可能是并发,也可能是伪并发),大部分的编程语言的多线程实现都是抢占式的,而对于这些线程的控制,编程语言无法直接控制,需要通过系统内核来进行,由系统内核决定最终的行为;

协程(Coroutine)是在语言层面实现“多线程”这个过程,一般在代码中以串行的方式表达并发逻辑,由于是在编程语言层面模拟这一过程,而非涉及到硬件层面,在编程语言层面可以完全控制这一过程,可以这么说,协程是软件层面模拟硬件层面的多线程;但不是说协程就一定是单线程,具体的实现要看具体编程语言的实现,kotlin的协程实现可能是单线程,也可能是多线程;

协程的使用场景

协程可以用于解决高负荷网络 IO、文件 IO、CPU/GPU 密集型任务等;

比如在IO线程高负载的场景下,CPU资源会被大量线程占用,这会极大浪费CPU资源,同时可能导致一些重要的线程被阻塞,代价是十分昂贵的,此时如果使用IO协程代替IO线程,可以大大减少线程数量,节省CPU资源,同时在协程挂起是几乎无代价的(不需要上下文切换或OS干预),同时编程语言对协程又有极大控制性;
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作者:Al_assad 
来源:优快云 
原文:https://blog.youkuaiyun.com/Al_assad/article/details/78221146 
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### 协程线程在并发编程中的区别 在并发编程中,协程线程是两种常见的模型,它们各自具有不同的特点适用场景。 - **资源消耗**:线程通常由操作系统管理,每个线程都有独立的栈空间其他资源,因此创建销毁线程的成本较高。相比之下,协程更加轻量级,因为它们是在用户空间内管理调度的,这意味着创建销毁的成本较低[^1]。 - **调度机制**:线程的调度是由操作系统内核完成的,当线程数量增加时,内核需要花费更多的时间来进行上下文切换,这可能导致性能下降。而协程的调度则完全由应用程序控制,这种协作式的调度方式减少了上下文切换的次数,从而提高了效率[^1]。 - **通信同步**:在线程之间进行数据交换或同步操作往往需要使用到锁、信号量等机制,以防止竞态条件的发生,这增加了程序设计的复杂度。而对于协程来说,由于它们通常是顺序执行的,并且可以通过通道(channel)等方式进行安全的数据传递,所以更容易实现线程安全的操作[^3]。 - **错误处理**:在线程中处理异常可能会比较麻烦,因为一个线程中的未捕获异常不会直接影响其他线程。而在协程中,如果某个协程抛出了异常,则整个协程结构都会受到影响,除非该异常被正确地捕获并处理。这种方式有助于快速失败,并促使开发者关注潜在的问题[^2]。 Java语言本身并不直接支持协程特性,不过随着Kotlin等现代JVM语言的发展,现在可以通过这些语言提供的库来利用协程功能。例如,Kotlin通过其标准库提供了强大的协程支持,允许开发者编写简洁高效的异步代码[^3]。 ### 示例代码 下面是一个简单的Python示例,展示如何使用asyncio库中的协程: ```python import asyncio async def my_coroutine(): print("Starting the coroutine") await asyncio.sleep(1) print("Coroutine completed") loop = asyncio.get_event_loop() try: loop.run_until_complete(my_coroutine()) finally: loop.close() ``` ### 相关问题 1. 如何在Java中使用Kotlin协程? 2. 协程是如何提高I/O密集型任务性能的? 3. 在实际开发中何时选择线程而非协程? 4. 有哪些流行的编程语言内置了对协程的支持? 5. 使用协程时需要注意哪些常见陷阱?
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