进程

第一，进程是一个实体。每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。文本区域存储处理器执行的代码；数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内存；堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量。第二，进程是一个“执行中的程序”。程序是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时（操作系统执行之），它才能成为一个活动的实体，我们称其为进程。

进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单元。

进程的特征

1. 动态性：进程的实质是程序在多道程序系统中的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的。
2. 并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行
3. 独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位；
4. 异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进

结构特征

进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。

线程

最直接的理解就是“轻量级进程”，它是一个基本的CPU执行单元。

多核CPU下，各个线程也可以分派到不同的CPU上并行执行，也是程序执行流的最小单元，由线程ID，程序计数器，寄存器集合和堆栈组成。线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，但它可以和同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的系统资源。一个线程可以创建和撤销另一个线程，同一进程中的多个线程之间可以并发执行。由于线程之间的互相制约，导致线程在运行中呈现间断性。

线程又分为：用户级线程和内核级线程

引入线程之后，进程是资源分配的基本单位。而线程几乎不拥有资源，只拥有极少量的资源(线程控制块TCB，寄存器信息，堆栈等)，线程是调度的基本单元

?思考：进程也是独立的可并发等特性，为什么还要引入线程呢？

进程地址空间资源时独立的，在进行切换时需要保存/恢复进程运行时环境，还需要切换内存地址空间（更新块表，更新缓存），开销很大，引入线程的最主要原因就是为了降低切换时候的消耗(注：线程切换也有消耗，线程的运行时环境等信息)

另外进程间通信必须请求操作系统服务（CPU需要切换到核心态），开销大（注：不同进程的线程间通信，也需要请求操作系统）

 协程

协程不是进程或线程，其执行过程更类似于子例程，或者说不带返回值的函数调用。

思考?：为什么要引入协程？线程之间是如何进行协作的呢？

最经典的例子就是生产者/消费者模式：

若干个生产者线程向队列中写入数据，若干个消费者线程从队列中消费数据。

?思考：生产者/消费者模式确实能实现线程之间的协作，但是却并不是一个高性能的实现。为什么性能不高呢？原因如下：

1. 涉及到同步锁。
2. 涉及到线程阻塞状态和可运行状态之间的切换。
3. 涉及到线程上下文的切换。

以上涉及到的任何一点，都是非常耗费性能的操作。

最重要的是，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，操作系统运行分为内核态和用户态，切换的时候也会涉及资源消耗）。

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。

既然协程这么好，它到底是怎么来使用的呢？

由于Java的原生语法中并没有实现协程（某些开源框架实现了协程，但是很少被使用），所以我们来看一看python当中对协程的实现案例，同样以生产者消费者模式为例：

这段代码十分简单，即使没用过python的小伙伴应该也能基本看懂。

代码中创建了一个叫做consumer的协程，并且在主线程中生产数据，协程中消费数据。

其中 yield 是python当中的语法。当协程执行到yield关键字时，会暂停在那一行，等到主线程调用send方法发送了数据，协程才会接到数据继续执行。

但是，yield让协程暂停，和线程的阻塞是有本质区别的。协程的暂停完全由程序控制，线程的阻塞状态是由操作系统内核来进行切换。

因此，协程的开销远远小于线程的开销。

参考

百度百科

什么是协程