线程，进程，协程进阶理解

线程（招一个学生）：
　　1.线程是cpu操作系统最小调度单元，同一个进程里的线程是共享内存的。
　　2.线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

进程（建一个学校）：
　　1.程序并不能单独运行，只有将程序装载到内存中，系统为它分配资源才能运行，而这种执行的程序就称之为进程。
　　2.进程包含线程，为线程的运行管理和提供各种资源（比如临时的缓存等待）；
　　3.进程是个容器，而线程是实际干事情的，即进程相当于一个学校，而线程相当于学校里的学生
　　4.有了进程为什么还要线程？
　　进程有很多优点，它提供了多道编程，让我们感觉我们每个人都拥有自己的CPU和其他资源，可以提高计算机的利用率。很多人就不理解了，既然进程这么优秀，为什么还要线程呢？其实，仔细观察就会发现进程还是有很多缺陷的，主要体现在两点上：
进程只能在一个时间干一件事，如果想同时干两件事或多件事，进程就无能为力了。
　　进程在执行的过程中如果阻塞，例如等待输入，整个进程就会挂起，即使进程中有些工作不依赖于输入的数据，也将无法执行。
　　例如，我们在使用qq聊天， qq做为一个独立进程如果同一时间只能干一件事，那他如何实现在同一时刻 即能监听键盘输入、又能监听其它人给你发的消息、同时还能把别人发的消息显示在屏幕上呢？你会说，操作系统不是有分时么？但是分时是指在不同进程间的分时， 即操作系统处理一会你的qq任务，又切换到word文档任务上了，每个cpu时间片分给你的qq程序时，你的qq还是只能同时干一件事呀。
　　再直白一点， 一个操作系统就像是一个工厂，工厂里面有很多个生产车间，不同的车间生产不同的产品，每个车间就相当于一个进程，且你的工厂又穷，供电不足，同一时间只能给一个车间供电，为了能让所有车间都能同时生产，你的工厂的电工只能给不同的车间分时供电，但是轮到你的qq车间时，发现只有一个干活的工人，结果生产效率极低，为了解决这个问题，应该怎么办呢？。。。。没错，你肯定想到了，就是多加几个工人，让几个人工人并行工作，这每个工人，就是线程！

协程：

协程是单线程，协程看上去也是子程序（函数），但执行过程中，在子程序内部可中断，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。

注意，在一个子程序中中断，去执行其他子程序，不是函数调用，有点类似CPU的中断。

 

CPU分配到进程A ，进程A执行，如果CPU是四核（一个CPU，四个处理核心），就可以同时并发执行A中4条线程（一核只能处理一条线程），然后CPU分配给进程A的时间到了，CPU切换到进程B.....

 

以下内容来自知乎

作者：zhonyong
链接：https://www.zhihu.com/question/25532384/answer/81152571
来源：知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

 

首先来一句概括的总论：进程和线程都是一个时间段的描述，是CPU工作时间段的描述。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　下面细说背景：

CPU+RAM+各种资源（比如显卡，光驱，键盘，GPS, 等等外设）构成我们的电脑，但是电脑的运行，实际就是CPU和相关寄存器以及RAM之间的事情。

• 一个最最基础的事实：

　　CPU太快，太快，太快了，寄存器仅仅能够追的上他的脚步，RAM和别的挂在各总线上的设备完全是望其项背。那当多个任务要执行的时候怎么办呢？轮流着来?或者谁优先级高谁来？不管怎么样的策略，一句话就是在CPU看来就是轮流着来。

• 一个必须知道的事实：

　　执行一段程序代码，实现一个功能的过程介绍 ，当得到CPU的时候，相关的资源必须也已经就位，就是显卡啊，GPS啊什么的必须就位，然后CPU开始执行。这里除了CPU以外所有的就构成了这个程序的执行环境，也就是我们所定义的程序上下文。当这个程序执行完了，或者分配给他的CPU执行时间用完了，那它就要被切换出去，等待下一次CPU的临幸。在被切换出去的最后一步工作就是保存程序上下文，因为这个是下次他被CPU临幸的运行环境，必须保存。

• 串联起来的事实：

　　前面讲过在CPU看来所有的任务都是一个一个的轮流执行的，具体的轮流方法就是：先加载程序A的上下文，然后开始执行A，保存程序A的上下文，调入下一个要执行的程序B的程序上下文，然后开始执行B,保存程序B的上下文。。。。

　　　　　　　　　　　　　　========= 重要的东西出现了========

进程和线程就是这样的背景出来的，两个名词不过是对应的CPU时间段的描述，名词就是这样的功能。

进程就是包换上下文切换的程序执行时间总和 = CPU加载上下文+CPU执行+CPU保存上下文

线程是什么呢？进程的颗粒度太大，每次都要有上下的调入，保存，调出。如果我们把进程比喻为一个运行在电脑上的软件，那么一个软件的执行不可能是一条逻辑执行的，必定有多个分支和多个程序段，就好比要实现程序A，实际分成 a，b，c等多个块组合而成。

那么这里具体的执行就可能变成：程序A得到CPU =》CPU加载上下文，开始执行程序A的a小段，然后执行A的b小段，然后再执行A的c小段，最后CPU保存A的上下文。

这里a，b，c的执行是共享了A的上下文，CPU在执行的时候没有进行上下文切换的。

这里的a，b，c就是线程，也就是说线程是共享了进程的上下文环境，的更为细小的CPU时间段。

到此全文结束，再一个总结：进程和线程都是一个时间段的描述，是CPU工作时间段的描述，不过是颗粒大小不同。

 

 

“进程、线程和协程”三者之间的区别：

 

进程：拥有自己独立的堆和栈，既不共享堆，也不共享栈，进程由操作系统调度；
线程：拥有自己独立的栈和共享的堆，共享堆，不共享栈，标准线程由操作系统调度；
协程：拥有自己独立的栈和共享的堆，共享堆，不共享栈，协程由程序员在协程的代码里显示调度。
接下来，以一个形象的例子，进一步讲述“进程、线程和协程”三者之间的区别：

 

假设有一个单核的操作系统，系统上没有其它的程序需要运行，现有两个线程 A 和 B，A 和 B 在单独运行时都需要 10 秒来完成自己的任务，而且任务都是运算操作，线程 A 和 B 之间没有竞争和共享数据的问题。现在让 A 和 B 两个线程并行，则操作系统会不停的在 A 和 B 两个线程之间切换，达到一种伪并行的效果。

 

如果操作系统切换的频率是每秒一次，切换的成本是 0.1 秒（主要是栈切换），则总共需要 20 + 19 * 0.1 = 21.9 秒；如果使用协程的方式，可以先运行协程 A，A 结束的时候让位给协程 B，只发生一次切换，则总共需要 20 + 1 * 0.1 = 20.1 秒。如果操作系统是双核的，而且线程是标准线程，那么线程 A 和 B 可以达到真的并行，则总时间为 10 秒；而协程的方式仍然需要 20.1 秒的时间。