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计算机编程开发行业在大多数行业中是比较赚钱的一个行业，今天我们就通过案例分析来了解一下，软件开发进程线程与协程之间的关系。

进程

在早期的单任务计算机中，用户一次只能提交一个作业，独享系统的全部资源，同时也只能干一件事情。进行计算时不能进行IO读写，但CPU与IO的速度存在巨大差异，一个作业在CPU上所花费的时间非常少，大部分时间在等待IO。

为了更合理的利用CPU资源，把内存划分为多块，不同程序使用各自的内存空间互不干扰，这里单独的程序就是一个进程，CPU可以在多个进程之间切换执行，让CPU的利用率变高。

为了实现CPU在多个进程之间切换，需要保存进程的上下文(如程序计数器、栈、内核数据结构等等)，以便下次切换回来可以恢复执行。还需要一种调度算法，Linux中采用了基于时间片和优先级的完全公平调度算法。

线程

多进程的出现是为了解决CPU利用率的问题，那为什么还需要线程?答案是为了减少上下文切换时的开销。

进程在如下两个时间点可能会让出CPU，进行CPU切换：

进程阻塞，如网络阻塞、代码层面的阻塞(锁、sleep等)、系统调用等

进程时间片用完，让出CPU

而进程切换CPU时需要进行这两步：

切换页目录以使用新的地址空间

切换内核栈和硬件上下文

进程和线程在Linux中没有本质区别，他们大的不同就是进程有自己独立的内存空间，而线程(同进程中)是共享内存空间。

在进程切换时需要转换内存地址空间，而线程切换没有这个动作，所以线程切换比进程切换代价更小。

为什么内存地址空间转换这么慢?Linux实现中，每个进程的地址空间都是虚拟的，虚拟地址空间转换到物理地址空间需要查页表，这个查询是很慢的过程，因此会用一种叫做TLB的cache来加速，当进程切换后，TLB也随之失效了，所以会变慢。

综上，线程是为了降低进程切换过程中的开销。

协程

当我们的程序是IO密集型时(如web服务器、网关等)，为了追求高吞吐，有两种思路：

为每个请求开一个线程处理，为了降低线程的创建开销，可以使用线程池技术，理论上线程池越大，则吞吐越高，但线程池越大，CPU花在切换上的开销也越大

线程的创建、销毁都需要调用系统调用，每次请求都创建，高并发下开销就显得很大，而且线程占用内存是MB级别，数量不能太多

为什么线程越多cpu切换越多?准确来说是可执行的线程越多，cpu切换越多，因为操作系统的调度要保证绝对公平，有可执行线程时，一定是要雨露均沾，所以切换次数变多

使用异步非阻塞的开发模型，用一个进程或线程接收请求，然后通过IO多路复用让进程或线程不阻塞，省去上下文切换的开销

这两个方案，优缺点都很明显，方案1实现简单，但性能不高;方案2性能非常好，但实现起来复杂。有没有介于这两者之间的方案?既要简单，又要性能高，协程就解决了这个问题。

协程是用户视角的一种抽象，操作系统并没有这个概念，其主要思想是在用户态实现调度算法，用少量线程完成大量任务的调度。

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