Unity面试和总结分析(二)——编程基础之进程、线程、协程

从这一篇开始，仔细写写具体面试题目。
Unity的相关知识一般分为三大类型：编程基础、Unity功能、Unity相关的图形学，因此面试题也可以大致分成这三类。
这一篇先总结一下这段时间面试遇到的编程基础题目。
在这段时间遇到的所有笔试中，编程基础全无一例外都出现了，而其中出现最多的是排序算法，由于Unity做网游的项目也非常多，因此网络编程也会偶尔出现一些，此外还有一些考验细节性的题目，如果平时注意过就能做出来，否则可能完全没有想过。

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先从一些理论基础开始吧。

线程、协程、进程有什么区别？

分析：进程、线程和协程的概念是程序运行的一个基本概念，大家虽然都知道有这些内容，但实际了解的并不透彻，很容易被语言或者平台限制，我在面试时就犯了这个错误，把协程局限在了Unity平台中。

1.要知道有什么区别，首先必须了解它们的定义。

① 进程的英文是process，这个单词本身的意思是“处理、加工”，而这个概念的引入，是为了描述系统中程序执行时动态变化的过程，由于程序本身是一个静态的概念，在运行时它表现为一个整体，因此我们可以把一个正在运行中的程序作为一个基本单位，而它在运行过程中就表现为一个进程。

在多道程序批处理系统和分时系统中有多个并发执行的程序，为了描述系统中程序执行时动态变化的过程引入了进程。进程是资源分配和独立运行的基本单位。
——《软件设计师教程（第5版）》 4.2 操作系统知识.进程管理 p185

在多道程序系统中，进程在处理器上交替运行状态也不断地发生变化 ，因此进程一般有三种基本状态：运行、就绪和阻塞。
——《软件设计师教程（第5版）》 4.2.1 操作系统知识.进程管理.基本概念 p187-p188

② 线程的英文是Thread，这个单词本身的意思是“线索、线状物”，线程是程序调度和分配的基本单位，引入线程是为了提高进程的多并发能力。

传统的进程有两个基本属性：可资源的独立单位和可独立调度和分配的基本单位。
引入线程的原因是进程在创建、撤销和切换中，系统必须为之付出较大的时空开销，因此在系统中设置的进程数目不宜过多，进程切换的频率不宜太高，这就限制了并发程度的提高。进入线程后，将传统进程的两个基本属性分开，线程作为调度和分配的基本单位 ，进程作为独立分配资源的单位。用户可以通过创建线程来完成任务，以减少程序并发执行时付出的时空开销。
——《软件设计师教程（第5版）》 4.2.7 操作系统知识.进程管理.线程 p202

线程也具有就绪、运行和阻塞三种基本状态。由于线程具有许多传统进程所具有的特性，故称为“轻型进程（Light-Weight Process）”，传统进程称为“重型进程（Heavy-Weight Process）”
——《软件设计师教程（第5版）》 4.2.7 操作系统知识.进程管理.线程 p202

线程分为用户级线程（User-Level Threads）和内核支持线程（Kernel-Supported Theads）两类。用户级线程不依赖于内核......内核支持线程依赖于内核。
——《软件设计师教程（第5版）》 4.2.7 操作系统知识.进程管理.线程 p202

③协程全名“协同程序”，英文是Coroutine,这本身是一个与语言无关的概念，但并不是所有的语言都支持协程，当然，也可以基于某语言自己开发一套协程的功能（例如Unity的协程）。在上面对线程和进程的介绍中，我们知道进程和线程有一个共同点，就是它们在运行时的三种基本状态：运行、就绪和阻塞,而这个过程是由系统控制的，使用者无法对它们进行调配，但是协程解决了这个问题。
例如Unity的协程中含有yield关键字，一个协程会在运行到yield关键字时暂停，等待下次系统再调用这个方法时再从上次暂停的位置继续运行。
协程只是一种执行方式，如果我们将协程的运行过程与线程、进程进行类比，以Unity的协程为例，当开始调用StartCoroutine方法时，这个协程就处于就绪状态；在运行到yield关键字前，它就处于运行状态；在运行到yield后到下次满足yield return的值为ture前，它将持续保持阻塞状态。因此，协程的运行状态是由代码控制的，而不由系统调度。

2.它们在使用和表现上的具体区别

解决了基本定义问题，那么我们来分析一下它们在使用和表现上的具体区别。
我们可以从很多个方面来看待它们，为了区别传统的进程概念，在没有特别说明的情况下，以下的进程是不包含线程的，即线程只作为调度和分配的基本单位 ，进程只作为独立分配资源的单位。
1.从实现上来说，线程和协程都是系统层级的，而协程是在编译层级的，虽然我们可以控制使用多线程，但它本质上是底层实现后暴露API给我们使用，而不是像协程一样，是在代码层实现的。
2.从体量（调用时对系统的时空消耗）来说，协程最大，线程居中，协程最小，协程又被称为“纤程”。
3.从控制上来说，进程的阻塞和结束只受系统控制，而线程可以一定程度被用户控制，协程完全受用户控制。在传统概念的进程中，一定是有一条主线程的，但是在这条主线程上可以开启、调用和关闭其他线程，并且也可以开启、调用、和关闭其他协程。
4.从功能上来说，进程只有资源管理功能，而线程和协程负责具体的执行。对同一程序运行时的进程而言，后两者调用的内存等资源都是自己对应的进程的资源。
5.从运行效率上来说，进程由于只有资源管理功能，可以认为不存在效率一说（对于传统的包含线程的进程概念，它的运行效率由主线程或多个运行的线程共同决定）。线程运行效率次于协程，因为线程的切换是需要开销的，并且对于多线程而言还需要考虑共享资源的冲突问题，因为协程本质上还是在主线程上运行，所以不需要考虑资源共享的冲突问题。

3.总结

以上剖析了一下进程、线程、协程三者之间的区别，并没有涉及到任何代码，只进行了原理探讨，并且从多个方面对三者进行了对比。
由于经验不足，其中难免存在很多疏漏，还希望各方大佬不吝指出。

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