一個(gè)故事講完進(jìn)程、線程和協(xié)程
很久以前，有兩個(gè)程序，暫且稱他們旺財(cái)和小強(qiáng)吧。
旺財(cái)和小強(qiáng)這兩個(gè)程序都很長，每個(gè)都有十幾萬行。 他們兩個(gè)的人生價(jià)值就是到CPU上去運(yùn)行，把運(yùn)行結(jié)果告訴人類。
CPU是稀缺資源，只有一個(gè)，他們倆必須排著隊(duì)，輪流使用。
旺財(cái)從頭到尾執(zhí)行完了，讓出CPU， 讓小強(qiáng)從頭兒去執(zhí)行。
人類把這種處理方式叫做批處理。
進(jìn)程
長久以來，兩人相安無事。 后來CPU的速度越來越快， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了內(nèi)存，硬盤的速度。
人類想到，這批處理系統(tǒng)的效率有點(diǎn)低啊，你看當(dāng)小強(qiáng)需要從硬盤上讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，CPU也一直在等待，這是多大的浪費(fèi)啊！這時(shí)候完全可以讓旺財(cái)來運(yùn)行一下嘛！
當(dāng)然得保存好小強(qiáng)的執(zhí)行現(xiàn)場：具體執(zhí)行到那一行程序指令了， 函數(shù)調(diào)用到什么層次了，每個(gè)函數(shù)調(diào)用都有什么樣的參數(shù)，CPU寄存器中的值..... 等等一系列東西。
如果不把小強(qiáng)的執(zhí)行現(xiàn)場給保存下來，等到小強(qiáng)的數(shù)據(jù)從銀盤讀完了，就沒法回到中斷處來繼續(xù)執(zhí)行了。
這個(gè)執(zhí)行現(xiàn)場，再加上小強(qiáng)的代碼，就是一個(gè)執(zhí)行中的程序，被稱為“進(jìn)程” 。
旺財(cái)和小強(qiáng)在運(yùn)行的時(shí)候，也被改造成了進(jìn)程。
人類還規(guī)定：進(jìn)程不能長時(shí)間占據(jù)CPU， 只能在CPU上執(zhí)行一小會(huì)兒，然后馬上切換到別的進(jìn)程去執(zhí)行。
旺財(cái)和小強(qiáng)不以為意：不就是執(zhí)行一會(huì)兒，歇一會(huì)兒，然后繼續(xù)執(zhí)行嘛！
但是他們不知道的是，由于CPU運(yùn)行速度超快，旺財(cái)和小強(qiáng)雖然在不斷地切換運(yùn)行，在人類那緩慢的世界里看來，旺財(cái)和小強(qiáng)好像是同時(shí)在執(zhí)行一樣。 這就是并發(fā)。
（在人類看來，小強(qiáng)和旺財(cái)似乎是在同時(shí)執(zhí)行）
多年以后，他們倆才真正地實(shí)現(xiàn)了并行： 在一個(gè)豪華電腦中，每人都被分配了一個(gè)CPU ， 真正地同時(shí)執(zhí)行， 這是后話了。
線程
這時(shí)候旺財(cái)已經(jīng)有了界面，還能訪問網(wǎng)絡(luò)，每當(dāng)它聯(lián)網(wǎng)的時(shí)候（這也是個(gè)非常非常耗時(shí)的操作），就得把CPU讓給小強(qiáng)。
即使旺財(cái)再次被調(diào)度執(zhí)行，由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)還沒有返回，他必須等待，什么事情都做不了，在人類看來，界面根本無法操作，旺財(cái)不響應(yīng)了！ 氣得人類經(jīng)常把旺財(cái)kill掉。
旺財(cái)心里苦，他很納悶小強(qiáng)怎么就沒有問題，小強(qiáng)不是要讀寫硬盤嗎？ 那也是很慢的操作啊。
小強(qiáng)說：“你傻啊，內(nèi)部只有一個(gè)執(zhí)行的流程，一遇到耗時(shí)的操作就得等待，你看看我，內(nèi)部搞了兩個(gè)執(zhí)行流程（線程），一個(gè)用來讀寫硬盤（T1)，另外一個(gè)處理界面(T2)。我和操作系統(tǒng)商量好了，如果T1在讀寫硬盤， 就可以調(diào)度我的T2來執(zhí)行，這樣界面至少還可以操作。 ”
旺財(cái)覺得很有意思，也采用了類似辦法。
于是，一個(gè)進(jìn)程中至少有一個(gè)執(zhí)行的流程（主線程），也可以開啟新的執(zhí)行流程（線程）。
線程變成了最小的調(diào)度單位。
協(xié)程
這一天，旺財(cái)被一個(gè)叫做生產(chǎn)者和消費(fèi)者的問題折騰地死去活來，兩個(gè)線程，一個(gè)線程向隊(duì)列中放數(shù)據(jù)，另外一個(gè)從隊(duì)列中取數(shù)據(jù)，處理起兩個(gè)線程的協(xié)作就顯得很麻煩，不但需要加鎖，還得做好線程的通知和等待。
正在感慨多線程編程之難的時(shí)候， 旺財(cái)震驚地發(fā)現(xiàn)，小強(qiáng)用了一個(gè)極為簡單的辦法把生產(chǎn)者，消費(fèi)者問題給解決了。
這個(gè)方法的代碼如下：
- # 生產(chǎn)者
- def producer(c):
- #其他代碼
- while True:
- value = ...生成數(shù)據(jù)...
- c.send(value)
- # 消費(fèi)者
- def consumer():
- #其他代碼
- while True:
- value = yield
- print(value)
- c = consumer()
- producer(c)
“這....這怎么執(zhí)行啊，那個(gè)yield是怎么回事？” 旺財(cái)表示不解。
“簡單啊，你看那個(gè)生產(chǎn)者，是不是向消費(fèi)者發(fā)送了數(shù)據(jù)？ ” 小強(qiáng)說。
“對(duì)啊，然后呢，生產(chǎn)者發(fā)送了數(shù)據(jù)以后，會(huì)馬上進(jìn)行下一輪循環(huán)嗎？”
“這就是關(guān)鍵所在了，”小強(qiáng)說，“ 它們是這么執(zhí)行的：”
- 生產(chǎn)者發(fā)送數(shù)據(jù)，暫停運(yùn)行，不進(jìn)行下一輪循環(huán)
- 消費(fèi)者其實(shí)一直在value = yield 那里等待，直到數(shù)據(jù)到來，現(xiàn)在數(shù)據(jù)來了，取出處理（value就是生產(chǎn)者發(fā)送過來的數(shù)據(jù)）。
- 消費(fèi)者在循環(huán)中再次yield， 暫停執(zhí)行。
- 生產(chǎn)者繼續(xù)下一輪的循環(huán)，生成新的消息，發(fā)送給消費(fèi)者。
旺財(cái)覺得很吃驚，小強(qiáng)竟然可以讓一個(gè)正在執(zhí)行的程序暫停，他不由得問道：“你這個(gè)暫停是真的停止了了，還是說只是像Java的yield那樣，讓出CPU進(jìn)入了就緒狀態(tài)？ 等待下次調(diào)度運(yùn)行？”
“是真的暫停了，程序就停在那里，等待運(yùn)行控制權(quán)從對(duì)方那里轉(zhuǎn)移過來。”
“這不是操作系統(tǒng)干的事情嗎？ ” 旺財(cái)更加吃驚了。
“正是這樣，” 小強(qiáng)得意地說：“我打算把類似生產(chǎn)者，消費(fèi)者這樣的代碼稱為‘協(xié)程’， 這個(gè)協(xié)程有個(gè)重要的特點(diǎn)，就是完全被我所調(diào)度和掌控， 不用操作系統(tǒng)介入。”
“這個(gè)協(xié)程和線程似乎很像啊。每次協(xié)程停止執(zhí)行的時(shí)候，也得保存現(xiàn)場，要不然沒法恢復(fù)執(zhí)行。” 旺財(cái)說。
“是啊，只是他們比線程更加輕量級(jí)，操作系統(tǒng)內(nèi)核不用參與，相當(dāng)于用戶態(tài)線程了，協(xié)程的開銷極小，可以輕松地創(chuàng)建大量的協(xié)程來做事情。 對(duì)了，也許你注意到了，我這兩個(gè)協(xié)程是'合作式'的，它們兩個(gè)同一時(shí)刻只能有一個(gè)在運(yùn)行。 實(shí)際上，我在底層可以用一個(gè)線程去執(zhí)行這兩個(gè)協(xié)程。 ”
旺財(cái)表示同意：“不錯(cuò)，既然兩個(gè)程序可以'合作'，那就不用加鎖了，也不用在代碼里寫什么wait和notify了，在程序?qū)用?，可以用同步的方式?shí)現(xiàn)異步的功能了！ 代碼很清晰，我也搞個(gè)協(xié)程來玩玩吧！”
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