导读

要理解进程与线程，首先得了解并发与并行。

并发与并行

并发
单核CPU时间分片，多个程序切换执行，这就是并发。并发是共享内存的，所以需要加锁。
因为并发共享内存，并且会几个程序互相切换执行，所以在一个CPU执行的并发必须处理上下文切换的问题。 进程就是在这种背景下，被提出的。进程就是一些相关线程的统称，是一些相关线程的集合。进程搭配虚拟内存、进行表等，可以管理独立程序的运行、切换。
并发也就是多线程。

由上面这段话可见，程序在运行过程中，对计算机资源的分配是个很重大的问题，于是出现了操作系统专门干这个活。操作系统核心的操作是陷入内核（Kernel），切换到操作系统，让内核来做。

并行
多核CPU几个程序同时执行，这就是并行。并行也就是我们所说的多进程。

进程和线程

进程
进程是一个容器，也就是一个程序。
进程的切换：

切换页全局目录（Page Global Directory）来加载新的地址空间，实际上会加载新进程的cr3寄存器值。
切换内核堆栈和硬件上下文，这些包含了内核执行一个新进程的所有信息，包含了CPU寄存器。

线程
线程是容器里的工作单元。上面说并发的时候讲到，并发是共享内存的，也就说这些并发的线程会共享一个地址空间。线程的切换，不需要重新加载地址空间，页面缓冲区，需要切换寄存器上下文和栈。开销相对较小。

线程在切换任务的时候，切换寄存器上下文和栈是抢占式的（Preeemptive multitasking），谁抢了是谁的，这就导致了线程之间的执行顺序是无法保证的，所以使用线程时需要小心操作同步问题。

进程和线程的相同点

线程和进程的切换，都需要陷入系统调用，即CPU先跑操作系统的调度程序，然后再由调度程序决定该炮哪一个进程（线程）

同步和异步

首先要明确一点，同步/异步这个讨论对于IO密集型才有意义。
因为对于计算密集型程序来说，
你等或者不等，
计算任务都在那里，
不多不少。
对于IO密集型程序来说，
你等就是占着茅坑不拉屎。你的肚子还没有应答，你蹲在那有什么用？反而不如腾出地方来，让程序别的地方先用着。等你确实要拉了，再来。这个坑位，就是CPU啊！

协程

协程，coroutine,也叫纤程（Fiber），或绿色线程。
协程是用户态的轻量级线程。这句话是什么鬼？

协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时，将寄存器上下文和栈保存到其他地方，切回来的时候，挥发原来保存的寄存器上下文和栈。

由此可见，协程能保留上一次调用时的状态。协程的任务切换是由用户自己控制的，不存在抢占，所以这种叫做协作式多任务。

协程也是单线程的，本质也是异步+回调，但是它是经过包装的，写出的代码看着是同步的代码。写过Node的应该深有体会。

Go研究出来了一套协程的调度算法，所以Go的协程叫做Goroutine。
Kotlin也有，C#也有，不是什么新鲜玩意。但是在语言的层面上的支持，还是第一个。

事件驱动

事件驱动是事先编写一个事件循环，这个事件循环程序不断地检查目前要处理的信息，多用在GUI框架、页面上的JS事件。如果这个事件收到了要处理的事件的信号，就异步去执行。

然后这个信号是推拉结合的。

基于事件驱动的编程是单线程思维，特点是异步+回调。

协程的优劣

协程的优点

跨平台/跨体系架构
与进程/线程相比，上下文切换的开销
与线程相比，不需要原子操作锁定及同步
与事件驱动相比，方便切换控制流，编程模型简单
高并发，一个CPU支持上万的协程

协程的缺点

无法利用多核资源，事件驱动，本质是个单线程的循环而已。需要配合进程来执行。

演进轨迹

IO密集型程序：多进程 -> 多线程 -> 事件驱动 -> 协程
CPU密集型程序：多进程 -> 多线程

为什么从多进程到多线程是一种进步？
因为线程比进行性能开销小，而且多线程之间数据通信与同步更加方便。想同步的时候就访问，修改的时候加把锁就可以了。

这个也是符合我们直觉的。比如要需要一个程序某个部分的几个不同运算值，是在后台多起几个进程分别跑呢？还是写成多线程处理呢？实践中，我们很少见到开多进程的吧？
那为什么CPU密集型任务没有发展到事件驱动、协程呢？
因为CPU密集型的任务，一般都是需要计算的，计算是需要CPU的。CPU的多少是和系统的硬件相关，异步是改变不了这一点的，等待的时候不能计算，等待完了该算的还得接着算，所以说没什么卵用。

多进程（并行）/多线程（并发）/协程各自的适用场景

为什么程序多了电脑卡

进程多了，操作系统会频繁切换进程。从上面可知，进程一切换，页全局目录、内核堆栈、硬件上下文都会变。一旦进程变多之后，频繁切换会挤占大部分资源。

那些程：进程、线程、协程