一篇文章搞懂进程、线程和协程

目录

前言

概念介绍

特点比较

调度与执行机制

适用场景

关系总结

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前言

进程、线程和协程作为操作系统的重要概念，对我们了解和学习操作系统有很大的帮助，本文就简单的介绍这三者之间的关系。

概念介绍

进程：操作系统资源分配的基本单位，拥有独立的内存空间、文件描述符等系统资源，属于操作系统内核级。

线程：进程内的执行单元，共享进程的资源（内存、文件等），是 CPU 调度的基本单位，是进程内的 “轻量级执行流”，属于操作系统内核级。

协程：用户态的轻量级执行单元，运行在线程内，由程序自身控制调度，不依赖内核，是线程内的 “微执行流”，属于用户态。

下面图片是这三者的包含关系：

特点比较

特性	进程（Process）	线程（Thread）	协程（Coroutine）
资源占用	大（独立内存空间、PCB 等，通常 MB 级）	中（共享进程资源，栈空间通常 KB-MB 级）	极小（仅保存上下文，通常几 KB）
调度方式	内核调度（抢占式，操作系统控制切换）	内核调度（抢占式，操作系统控制切换）	用户态调度（协作式，程序主动让出 CPU）
切换开销	高（需切换地址空间、刷新 TLB 等）	中（需保存线程上下文，切换内核态）	极低（仅保存寄存器、程序计数器等）
并发能力	低（受内存和系统资源限制，通常数百个）	中（受线程栈内存限制，通常数千个）	极高（支持数十万甚至数百万个）
资源隔离性	强（进程间地址空间独立，互不干扰）	弱（共享进程资源，需同步机制避免冲突）	弱（运行在同一线程，共享线程资源）
通信方式	复杂（管道、信号、共享内存、Socket 等）	简单（共享内存，需锁 / 信号量同步）	简单（直接共享线程内变量，需避免竞态）
崩溃影响	单个进程崩溃不影响其他进程	线程崩溃可能导致整个进程崩溃	协程崩溃可能导致所在线程崩溃

调度与执行机制

进程：操作系统通过进程控制块（PCB）管理进程，调度时需切换整个进程的地址空间和资源上下文，开销最大。

线程：线程共享进程的地址空间，调度时只需切换线程私有数据（如栈、寄存器），开销小于进程。

协程：完全由用户程序控制（如通过yield、await关键字），切换时无需陷入内核，仅在用户态保存 / 恢复上下文。

适用场景

进程：需要资源隔离的独立任务（如多程序运行）、稳定性要求高的场景（崩溃不相互影响）。

线程：进程内并发任务（如同一程序的多任务处理）、CPU 密集型或 IO 密集型任务（需多核支持）。

协程：高并发 IO 密集型任务（如网络请求、磁盘 IO）、需要大量轻量级执行单元的场景。

关系总结

包含关系：一个进程可以包含多个线程，一个线程可以包含多个协程。

资源共享：进程间独立，线程共享进程资源，协程共享线程资源。

调度依赖：进程和线程依赖内核调度，协程由用户程序调度，不使用内核。