协程、多线程、多进程的区别？

喷火的尾巴

Dec 16, 2019

接下来说的未必严谨，但相对比较形象。

首先得说说单线程，以请求一个网页为例，如下图所示，把这类任务抽象成3部分，绿色部分代表请求前以及请求前的相关运算处理工作；白色部分代表请求中，等待远程服务器返回结果；蓝色部分代表得到服务器返回结果，并进行相关处理。

一般来说，白色部分属于网络IO，这块所耗费的时间会比较多。

如上所示，单线程的网络IO部分，是会阻塞程序的运行；发出请求到请求返回的这段时间，该程序会占着CPU的该线程的坑位。（注：所谓的单线程就是一个进程只开一个线程）

上面的单线程程序很慢，未来增加干事的速度，那就多开几个一样的程序进行搞事，这就是所谓的多进程的方式。每个进程依然是单线程阻塞的，但是多开了几个同样的程序，从而达到翻倍增加速度的效果。

除了多进程，还有多线程的方式，线程共享该进程的大部分资源，也会参与CPU的调度，但是线程与线程之间，一般以疯狂互相抢占CPU资源为主，并非那么太有序有节操的做事，而是有资源就干，简而言之，抢占式调度；另外就是在实操中，要记住线程是不安全的，线程会是挂的，经常你争我夺，当然会没有那么稳定；每个线程也具有独立的资源，比如栈、寄存器等；另外线程之间的切换也会造成额外资源的开销。（一个多线程的程序属于一个进程，是一个进程内开多线程。）

而协程，又称为微线程，英文名为Coroutine，它的本质还是一个单线程，在单线程内实现调度，而不是在CPU层面切换线程，从而避免不必要的开销。每个协程拥有自己的栈和寄存器。从实操中来说，协程主要是把很多IO等待的时间剩下来，利用这段等待时间来做别的事情，这就是所谓的异步非阻塞。从单一工作进程来看，只有协程是利用IO等待时间来做别的事情，因此只有协程是实现了非阻塞，而之前说的多线程、多进程，虽然是实现了并行，看似速度很快，但是都是以消耗系统资源来实现，本质上上面的多线程和多进程还是阻塞的。

多核CPU和多线程、多进程、协程的关系：

多线程依然是一个进程，“一个进程只能用一个核来跑，所以单进程多线程，只能把一个核的内力吸尽。” —— 这句话我没有说错，python的多线程是无法利用多核的，除非使用C进行扩展，正常情况下的python多线程是无法使用多核的。不信，可以自己写个多线程的死循环自己试试~
多进程，可以把多核CPU吸尽。
协程虽然很厉害，对资源的利用最高效，但依然是一个单线程的进程，因此只能利用CPU的那一个核，因为不需要线程的切换，而且还能实现IO非阻塞，所以是对资源利用度最高的一种方式。

协程的本质是单线程；但是可以使用“多进程 + 协程”，这是我最为推崇的一种最佳方案；这种方式可以把多核CPU利用到淋漓尽致。这也就是在并行运算中，go语言非常出彩的地方。

说到协程那就推荐一些：

python的协程（异步）并没有那么的出众，但是不出众，不代表不优秀；只是在语法层面没有JavaScript那种常用的异步回调函数。早在python2时，gevent库就是一个非常好的异步框架，通过gevent库可以轻松实现网络请求的非阻塞（用gevent.monkey非常方便）；在python3的标准库中，也提供了asyncio库。

Nodejs的也是基于协程的，因此一个Nodejs程序就很高效，但只能把CPU单核占满。（Nodejs不熟悉，不过应该是这样的。）

Golang的并行最为推崇，Golang也就是Go语言，Go的协程是最为厉害的，不仅仅是协程在调度上的设计，而且还可以利用多核CPU，这是一种炸天级别的存在。当然也并非是一定要通过Golang实现并行，通过并行框架，各类语言都能实现相当优异的并行；但框架的使用成本与Golang的使用成本相比较，这就要具体问题具体对待了。至于强调固定资源的最大性能，肯定是golang在这方面做的更好。反正我大致的意思就是Go语言很好；对于是否使用Go语言就得具体问题具体领域具体对待。

经验：能用单线程解决的就用单线程；若要性能翻倍，首选考虑多进程或异步，大不了加硬件配置，能用钱解决的事情就甩钱；真正到长期大量需要使用并行时，考虑使用某种并行框架，或者直接换成go语言来写。并行很酷，但切记，能用最简单的单线程解决的就用单线程；简而至上。