程序、进程、线程、协程以及单线程、多线程基本概念

一、程序

程序是为了实现一个特定的目标而设计的一组可操作的工作步骤，对于计算机而言，程序就是系统可以识别的一组有序的指令。程序能指挥计算机执行我们想要它做的动作。程序储存在磁盘上，在执行时从磁盘到内存再到寄存器，最后被CPU执行。程序是与计算机沟通的语言，由特定语法和关键字构成，从入口点开始，原则是由上而下，从左往右，一行一行执行的。

二、进程与线程

1、定义

进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器，一组寄存器和栈)，但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。

2、两者关系

一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。

相对进程而言，线程是一个更加接近于执行体的概念，它可以与同进程中的其他线程共享数据，但拥有自己的栈空间，拥有独立的执行序列。

3、两者区别

进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程，不能用进程。

3.1、简而言之，一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程。

3.2、线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。

3.3、另外，进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。

3.4、线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。

3.5、从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。

三、协程

1、定义

协程是一种用户态的轻量级线程，协程的调度完全由用户控制。一个线程可以拥有多个协程，协程不是被操作系统内核所管理，而完全是由程序所控制。与其让操作系统调度，不如我自己来，这就是协程。

2、协程的使用场景

一个线程内的多个协程是串行执行的，不能利用多核，所以，显然，协程不适合计算密集型的场景。协程适合I/O 阻塞型。

I/O本身就是阻塞型的（相较于CPU的时间世界而言）。就目前而言，无论I/O的速度多快，也比不上CPU的速度，所以一个I/O相关的程序，当其在进行I/O操作时候，CPU实际上是空闲的。

我们假设这样的场景，如下图：1个线程有5个I/O的事情（子程序）要处理。如果我们绝对的串行化，那么当其中一个I/O阻塞时，其他4个I/O并不能得到执行，因为程序是绝对串行的，5个I/O必须一个一个排队等待处理，当一个I/O阻塞时，其它4个也得等着。

四、单线程与多线程

1、单线程定义：

单线程：就是进程只有一个线程。单线程在程序执行时，所走的程序路径按照连续顺序排下来，前面的必须处理好，后面的才会执行。

2、多线程定义：多线程是指程序中包含多个执行流，即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务，也就是说允许单个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务。

3、单线线程优缺点：

（1）、单线程优点：

单线程较多线程来说，系统稳定、扩展性极强、软件丰富。多用于点对点的服务。

（2）单线程缺点：
（1）、当具有多个进程时，这时候CPU不会分配资源给其他进程，处理时间会变长变慢。
（2）、程序在运行时窗口是不能拖动的，必须等到程序运行结束。

4、多线程优缺点：

优点：
可以提高CPU的利用率。在多线程程序中，一个线程必须等待的时候，CPU可以运行其它的线程而不是等待，这样就大大提高了程序的效率。

缺点：
（1）、线程也是程序，所以线程需要占用内存，线程越多占用内存也越多；
（2）、多线程需要协调和管理，所以需要CPU时间跟踪线程；
（3）、线程之间对共享资源的访问会相互影响，必须解决竞用共享资源的问题；
（4）、线程太多会导致控制太复杂，最终可能造成很多Bug