线程与协程
- 概念
- 进程
- 【进程间通信（IPC）】
- 线程
- 协程
- 区别
- 场景
- 计算密集型
- IO密集型
- 两种操作如何优化
- 哪些语言对多协程的支持
概念
进程
二进制可执行文件在计算机内存里的一个运行实例。比如.exe文件是个类，进程就是new出来的那个实例，计算机资源分配的基本单位。
进程，直观点说，保存在硬盘上的程序运行以后，会在内存空间里形成一个独立的内存体，这个内存体有自己独立的地址空间，有自己的堆，上级挂靠单位是操作系统。操作系统会以进程为单位，分配系统资源（CPU时间片、内存等资源），进程是资源分配的最小单位。
【进程间通信（IPC）】
管道(Pipe)、命名管道(FIFO)、消息队列(Message Queue) 、
信号量(Semaphore) 、共享内存（Shared Memory）；套接字（Socket）。
线程
程序执行的最小单元，是由寄存器集合和堆栈组成，线程是进程中的一个实体，可共享同一进程中所拥有的全部资源。
线程，有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP），是操作系统调度（CPU调度）执行的最小单位。
-
调度
线程作为调度和分配的基本单位，进程作为拥有资源的基本单位； -
并发性
不仅进程之间可以并发执行，同一个进程的多个线程之间也可并发执行； -
拥有资源
进程是拥有资源的一个独立单位，线程不拥有系统资源，但可以访问隶属于进程的资源。
进程所维护的是程序所包含的资源（静态资源）， 如：地址空间，打开的文件句柄集，文件系统状态，
信号处理handler等；线程所维护的运行相关的资源（动态资源），如：运行栈，调度相关的控制信息，
待处理的信号集等； -
系统开销
在创建或撤消进程时，由于系统都要为之分配和回收资源，导致系统的开销明显大于
创建或撤消线程时的开销。但是进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对
其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，
但线程之间没有单独的地址空间，一个进程死掉就等于所有的线程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。
协程
协程（coroutine）是一种程序组件，是一种比线程更加轻量级的存在。正如一个进程可以有多个线程，一个线程可以有多个协程。
「协程 Coroutines」源自 Simula 和 Modula-2 语言，这个术语早在 1958 年就被 Melvin Edward
Conway 发明并用于构建汇编程序， 说明协程是一种编程思想，并不局限于特定的语言。
协程不是被操作系统内核所管理，而完全是由程序所控制（也就是在用户态执行）有自己的寄存器上下文和栈。协程切换时，
将寄存器和栈保存到其他地方，等切回来的时候，恢复保存到寄存器上下文和栈。
- 程序可以控制协程的暂停，如Python关键字yield，Go关键字go，都可实现协程暂停，而线程的阻塞是有操作系统控制。
- 在任务调度上，协程是弱于线程的。但是在资源消耗上，协程则是极低的。一个线程的内存在 MB 级别，而协程只需要 KB 级别。而且线程的调度需要内核态与用户的频繁切入切出，资源消耗也不小。
区别
对操作系统来说，线程是最小的执行单元，进程是最小的资源管理单元。
- 并发：CPU在若干程序间多路复用，本质是cpu通过时间片进行切换。
- 并行：若干线程同一时刻发生。
- 程序可以控制协程的暂停，如Python关键字yield，Go关键字go，都可实现协程暂停，而线程的阻塞是有操作系统控制。
- 在任务调度上，协程是弱于线程的。但是在资源消耗上，协程则是极低的。一个线程的内存在 MB 级别，而协程只需要 KB 级别。而且线程的调度需要内核态与用户的频繁切入切出，资源消耗也不小。
协程优点：
节省内存
节省分配线程的开销
节省线程切换带来的开销
| 协程 | 线程 | 进程 | |
|---|---|---|---|
| 原理 | 协程有自己的寄存器上下文和栈。协程切换时，将寄存器和栈保存到其他地方，等切回来的时候，恢复之前保存到寄存器上下文和栈。 | 分配CPU资源。多个线程共享堆和方法区资源，每个线程有自己的程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈 | 分配系统资源，标识任务。进程占有的资源有：①地址空间②全局变量③文件描述符④各种硬件资源。 |
| 优点 | 1、无需协程上下文切换的开销2、无需原子操作锁定及同步的开销（不会被线程调度机制打断的操作）通过判断返回状态3、高并发+高扩展+低成本。注意：python中实现协程通过generater的yield实现 | 1、有独立的运行栈和程序计数器，线程之间切换开销小。2、共享进程的系统资源 | 1、有独立的上下文。2、进程之间的系统资源相互独立。3、一个进程崩溃不会影响其他的进程。 |
| 缺点 | 1、无法利用多核资源：协程的本质是单线程，需要线程配合才可以在多CPU上运行。2、进行阻塞操作（如IO操作）会阻塞掉整个程序 | 1、一个线程的崩溃，会影响本进程的所有线程。2、有锁机制，可能会死锁。 | 进程切换开销大，不利于资源的有效利用 |
场景
计算密集型
系统涉及大部分计算，逻辑判断，循环，导致CPU占用率高。
IO密集型
网络传输，读取硬盘，其他组件频繁交互。更实用多协程多线程的场景。
两种操作如何优化
算法优化，缓存，范围查询改为精准定位
减少IO，一次性加载
哪些语言对多协程的支持
- Lua语言
Lua从5.0版本开始使用协程，通过扩展库coroutine来实现。
- Python语言
正如刚才所写的代码示例，python可以通过 yield/send 的方式实现协程。在python 3.5以后，async/await 成为了更好的替代方案。
- Go语言
Go语言对协程的实现非常强大而简洁，可以轻松创建成百上千个协程并发执行。
- Java语言
如上文所说，Java语言并没有对协程的原生支持，但是某些开源框架模拟出了协程的功能，有兴趣的小伙伴可以看一看Kilim框架的源码
