线程、进程、协程（多进程，多线程）

关于进程间通信pipe，内存共享mmap的详细介绍

进程

进程是程序的一次执行过程，是一个动态概念，是程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位，每一个进程都有一个自己的地址空间，至少有 5 种基本状态，它们是：初始态，执行态，等待状态，就绪状态，终止状态。

线程

线程是CPU调度和分派的基本单位，它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。

协程

协程，是一种比线程更加轻量级的存在，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）。这样带来的好处就是性能得到了很大的提升，不会像线程切换那样消耗资源。协程在子程序内部是可中断的，然后转而执行别的子程序，在适当的时候再返回来接着执行。

并发

并发：在操作系统中，是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间，且这几个程序都是在同一个处理机上运行。其中两种并发关系分别是同步和互斥

互斥

互斥：进程间相互排斥的使用临界资源的现象，就叫互斥

同步

同步：进程之间的关系不是相互排斥临界资源的关系，而是相互依赖的关系。进一步的说明：就是前一个进程的输出作为后一个进程的输入，当第一个进程没有输出时第二个进程必须等待。具有同步关系的一组并发进程相互发送的信息称为消息或事件。其中并发又有伪并发和真并发，伪并发是指单核处理器的并发，真并发是指多核处理器的并发。

并行

并行：在单处理器中多道程序设计系统中，进程被交替执行，表现出一种并发的外部特种；在多处理器系统中，进程不仅可以交替执行，而且可以重叠执行。在多处理器上的程序才可实现并行处理。从而可知，并行是针对多处理器而言的。并行是同时发生的多个并发事件，具有并发的含义，但并发不一定并行，也亦是说并发事件之间不一定要同一时刻发生。

异步

异步：异步和同步是相对的，同步就是顺序执行，执行完一个再执行下一个，需要等待、协调运行。异步就是彼此独立,在等待某事件的过程中继续做自己的事，不需要等待这一事件完成后再工作。线程就是实现异步的一个方式。异步是让调用方法的主线程不需要同步等待另一线程的完成，从而可以让主线程干其它的事情。
异步和多线程并不是一个同等关系,异步是最终目的,多线程只是我们实现异步的一种手段。异步是当一个调用请求发送给被调用者,而调用者不用等待其结果的返回而可以做其它的事情。实现异步可以采用多线程技术或则交给另外的进程来处理。

进程和线程

进程是资源分配的最小单位，线程是程序执行的最小单位。
进程有自己的独立地址空间，每启动一个进程，系统就会为它分配地址空间，建立数据表来维护代码段、堆栈段和数据段。而线程是共享进程中的数据的，使用相同的地址空间，因此CPU切换一个线程的花费远比进程要小很多，同时创建一个线程的开销也比进程要小很多。
线程之间的通信更方便，同一进程下的线程共享全局变量、静态变量等数据，而进程之间的通信需要以通信的方式（IPC)进行。不过如何处理好同步与互斥是编写多线程程序的难点。
但是多进程程序更健壮，多线程程序只要有一个线程死掉，整个进程也死掉了，而一个进程死掉并不会对另外一个进程造成影响，因为进程有自己独立的地址空间。

协程和线程

极高的执行效率：因为子程序切换不是线程切换，而是由程序自身控制，因此，没有线程切换的开销，和多线程比，线程数量越多，协程的性能优势就越明显；
不需要多线程的锁机制：因为只有一个线程，也不存在同时写变量冲突，在协程中控制共享资源不加锁，只需要判断状态就好了，所以执行效率比多线程高很多。

线程间的通信方式

使用全局变量
锁机制：包括互斥锁、条件变量、读写锁
信号量机制(Semaphore)：包括无名线程信号量和命名线程信号量
信号机制(Signal)：类似进程间的信号处理

线程间的同步方式

临界区（Critical Section）、互斥对象（Mutex）：主要用于互斥控制；都具有拥有权的控制方法，只有拥有该对象的线程才能执行任务，所以拥有，执行完任务后一定要释放该对象。
信号量（Semaphore）、事件对象（Event）：事件对象是以通知的方式进行控制，主要用于同步控制！

进程间的通信方式

管道(PIPE)：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系(父子进程)的进程间使用。另外管道传送的是无格式的字节流，并且管道缓冲区的大小是有限的（管道缓冲区存在于内存中，在管道创建时，为缓冲区分配一个页面大小）。
有名管道 (FIFO)：有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。
信号(Signal)：信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。
信号量(Semaphore)：信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
消息队列(Message Queue)：消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
共享内存(Shared Memory )：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号量，配合使用，来实现进程间的同步和通信。
套接字(Socket)：套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同主机间的进程通信。

多进程与多线程

多进程模型的优势是CPU

多线程模型主要优势为线程间切换代价较小，因此适用于I/O密集型的工作场景，因此I/O密集型的工作场景经常会由于I/O阻塞导致频繁的切换线程。同时，多线
程模型也适用于单机多核分布式场景。
多进程模型，适用于CPU密集型。同时，多进程模型也适用于多机分布式场景
中，易于多机扩展。
（1）线程执行开销小，但不利于资源管理和保护；进程则相反，进程可跨越机器迁移。

（2）多进程时每个进程都有自己的内存空间，而多线程间共享内存空间；

（3）线程产生的速度快，线程间通信快、切换快；

（4）线程的资源利用率比较好；

（5）线程使用公共变量或者资源时需要同步机制。

参考链接：

【1】https://www.jianshu.com/p/354066717f78

【2】https://www.cnblogs.com/zhehan54/p/6130030.html

【3】https://blog.csdn.net/qq_32621445/article/details/78635951

【4】http://blog.sina.com.cn/s/blog_bf63e2650102xcu6.html

【5】https://blog.csdn.net/guoxiang3538/article/details/79376191

【6】https://blog.csdn.net/daaikuaichuan/article/details/82951084#font_size5font_57

【7】https://blog.csdn.net/N1314N/article/details/93711852

【8】https://zhuanlan.zhihu.com/p/34016871