进程、线程与协程
- 进程是cpu调度的基本单位
- 线程是cpu调度的最小单位，一个进程至少有一个线程（主线程）
- 协程不被操作系统内核所管理，完全由程序控制
名词解释
cpu 时间
操作系统包括程序，都需要在cpu内核上跑，它在同一时间内只能处理一个指令；
这时候就需要依赖对cpu运行时间的分配机制；
在早期的计算机上，并没有并发的概念，只能跑一个程序；
后面有进程的概念，可以同时跑多个进程，那么就需要对cpu的时间进行切片。
多个进程轮流使用，这个时间由操作系统来管理；
而操作系统本身也需要使用cpu，因此操作系统的优先级最高。
当一个指令的cpu时间用完了，要把执行权再交给操作系统。
内存
当操作系统启动之后，所有的内存都归操作系统管理；
操作系统启动之后要先有个loader（引导程序），再由这个loader把操作系统装载到内存去，整个内存归操作系统统一管理。
当有一个程序运行的时候，必然会消耗内存，操作系统要先给程序分配内存。
这个内存不会很大，在初始的时候需要多少内存就给它分配多少内存。
当程序在运行过程中需要处理大内存的时候，它要向操作系统申请内存，然后操作系统分配给它。
这时候操作系统要看内存够不够用，如果够用的话，就给它分配内存。
操作系统以进程为单位分配内存。
进程 Process
进程的目的就是担当分配系统资源（cpu时间、内存）的实体。
进程在操作系统的设计上就是用来让操作系统更好的调度cpu时间和内存资源的。
当一个程序运行起来的时候，它就是一个进程；
内核是个特殊的进程，它是操作系统被引导起来后第一个执行的程序。
线程 Thread
线程是操作系统能够进行运算的最小调度单位。
linux 一开始只支持进程，内核所提供的系统调用只能产生新的进程；
后面添加了对线程的支持，最早的线程支持来自于c语言的库（pthread），后面linux把它纳入自己的代码库中。
之后操作系统的系统调用给外部提供接口；
线程必须依附在进程上，一个进程里面至少要有一个线程，这个线程被称为主线程。
当主线程退出时，进程也随之退出了。
进程可以依附多个线程，这些线程也有cpu调度。
在linux里面还有内核线程，直接依赖与内核。
线程必须依赖进程，在进程里面是可以同时执行多个任务的，它是由线程实现的。
协程 Coroutine
协程是一种用户态的轻量级线程，无法利用多和资源。
协程是轻量级用户态线程，但协程不归操作系统管理。
程序跑在用户模式的时候叫做用户态，跑在内核上叫做内核态。
我们自己写的代码和一些库是用户态，如果调用了系统级别的东西，这时候就是内核态。
协程是属于用户态的，所以cpu不参与协程的调度，协程由我们自己去管理。
协程没办法利用多核，协程是依附在线程上的。
操作系统在调度线程和进程的时候是分时间片去调度的，分时间片是单核cpu。
如果是多核，也就是说一个进程下有两个线程的话，那么操作系统可能把两个线程分别放在两个cpu内核下去跑。
但是协程操作系统管不了，协程是第三方库实现的，要依附在线程上。
操作系统把线程放在内核上去跑了，协程跑什么操作系统不管，不会给协程分配cpu。
协程一般用户服务器编程。
I/O 密集型应用
发展过程： 多进程 -> 多线程 -> 事件驱动 -> 协程
I/O密集型主要处理文件或者网络；
cpu是一个独立的东西，在主板上。主板上还有其他的设备，比如说硬盘，网卡，usb驱动，接口模块。而cpu是主板上的一个元件。
cpu要通过I/端口和这些模块进行通讯（input/output）
I/O 密集型最大的I/O消耗就是处理文件和网络设备；
I/O 密集型对于前端来说就是针对网络的，并发指的是I/O；
最早是处理数据存储的，有了网络之后，就用来处理网络通讯。最早也是多进程方式进行处理，之后因为进程要比线程重很多，就用更多线程去处理了。
CPU 密集型
发展过程： 多进程 -> 多线程
CPU密集型主要是进行一系列的计算。
最早对于计算机的应用主要是cpu密集型，用于科学运算； 最早的计算机要尽可能的提高利用率，所有就有了分批处理。之后有了操作系统，就可以动态供多个用户使用计算机。 随着发展，后面cpu运算能力又提高了，就有了多线程。
调度和切换的时间： 进程 > 线程 > 协程
不管是多进程还是多线程，在进入切换时，都是有消耗的。这些消耗也是不能容忍的，之后就有了事件驱动，再往后就有了协程。
操作系统与进程、线程的关系
操作系统的设计可以归为三点：
- 以多进程形式，允许多个任务同时进行；
- 以多线程形式，允许单个任务分成不同的部分同时进行；
- 提供协调机制，一方面防止进程之间和线程之间发生冲突，另一方面允许进程和线程之间共享资源。
提个小问题
如果同时对一个文件进行读写操作，会怎么样呢？
- 在网卡之上,抽象出来一层I/O端口,再I/O之上又抽象了一层套接字端口；
- 要么就独占；
- 要么就加个锁；
共享内存也是一种加锁。
进程与线程的资源共享
- 单线程进程的fork过程，将主线程的代码、数据、文件、寄存器状态、栈都复制多份。
- 多线程进程的fork过程，各个线程都拥有自己的寄存器状态和栈。共享进程中的代码、数据、文件。