程式執行緒協程關係

cpu的處理

• 計算機的核心為cpu，它是計算機的運算和控制核心
• 積體電路中的電晶體數量也在大幅度增長，大大的提升了cpu的效能
• 根據摩爾定律，積體電路晶片中所整合的電晶體數量每隔18個月就翻一翻
• 過於密集的電晶體雖然提高了cpu的處理效能，但也帶來了單個晶片發熱過高和成本過高的問題
• 但是近年來受限於材料技術的發展，晶片中電晶體的數量增長已經放緩
• 也就是說，程式已經無法簡單的依賴硬體的提升來提高執行速度
• 多核cpu的出現則是程式執行速度的另一個方向，硬體增長緩慢的情況下則儘量讓軟體最大化的利用cpu

併發和並行

並行

• 指兩個或多個程式在同一個時刻執行
• 並行執行的程式，同一個時刻內都有多個程式在cpu中執行，這要求cpu需要有多核計算能力
• 多個程式被分配到cpu的不同的核中被同時執行

併發

• 兩個或多個程式在同一個時間段內執行
• 單核cpu也可以通過分時複用的方式給多個程式分配一定的執行時間片
• 多個程式在cpu上被快速輪換的執行,從而在巨集觀上模擬出多個程式同時執行的效果
• 由於cpu的執行效率非常高，時間片非常短，在各個程式間快速的切換，給人的巨集觀感覺就是好像同時在執行
• 微觀上實際上同一時刻只有一個程式在執行

核心空間和使用者空間

• 作業系統會把記憶體空間分為核心空間和使用者空間
• 核心空間的程式碼能夠直接訪問計算機的底層資源，為使用者空間的程式碼提供計算機底層資源訪問能力
• 使用者空間為上層應用程式的活動空間，無法直接訪問計算機底層資源，需要藉助 系統呼叫 庫函式 等方式呼叫核心空間提供的資源
  

程式、執行緒和協程

程式

• 程式是一個具有獨立功能的程式 關於某個資料集合的一次動態執行過程
• 是作業系統進行資源分配和排程的基本單位
• 是應用程式執行的載體，
• 動態性，結構性，獨立性，併發性，非同步性

執行緒

• 執行緒則是程式執行過程中的一個單一的順序控制流程
• 是cpu呼叫和分派的基本單位
• 執行緒是比程式更小的獨立執行基本單元
• 一個程式中可以擁有一個或者多個執行緒
• 執行緒可以分為核心執行緒和使用者執行緒
• 核心執行緒由作業系統管理排程，是核心排程實體，可以直接操作計算機底層資源，充分利用cpu多和平行計算的優勢，執行緒切換時需要cpu切換到核心態，存在一定的開銷，可建立的執行緒數量受作業系統的限制
• 使用者執行緒由使用者空間的程式碼建立，管理和排程，儲存在使用者空間中，無法被作業系統感知，切換時也無須切換到核心態，切換高效並且開銷小，理可建立的執行緒數量只和記憶體大小相關

協程

• 協程是一種使用者執行緒，屬於輕量級執行緒(使用者模擬的執行緒)
• 協程的排程完全由使用者程式碼控制，協程擁有自己的暫存器和棧上下文空間，並儲存在使用者空間。
• 協程切換時無須切換到核心態，訪問核心空間，切換速度極快，
• 開發人員需要在使用者空間，處理協程切換時上下文資訊的儲存和恢復，棧空間大小的管理的問題
• 協程是基於執行緒的，內部實現上，維護了一組資料結構和n個執行緒，真正執行的還是執行緒，協程程式碼被扔進一個待執行佇列中，由執行緒取出來執行，遇到非同步io等操作則儲存當前協程狀態，去執行另外的協程，大概原理就是這樣，利用並封裝額作業系統的非同步函式，比如linux的epoll，select和windows的iocp，event等
• 缺點是協程的本質是個單執行緒，無法直接利用多核cpu的優勢，需要通過協程和(程式或執行緒)的配合才能來利用多核cpu的能力，比如swoole，是通過協程和程式組合，所以工作worker量一般等於系統的核心數，才會最大化利用系統資源，不過我們日常所編寫的大部分程式都是io密集型應用，協程有一定的提升優勢，不適用於cpu計算密集型應用

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