一個故事講完進程、線程和協(xié)程
很久以前，有兩個程序，暫且稱他們旺財和小強吧。
旺財和小強這兩個程序都很長，每個都有十幾萬行。 他們兩個的人生價值就是到CPU上去運行，把運行結(jié)果告訴人類。
CPU是稀缺資源，只有一個，他們倆必須排著隊，輪流使用。
旺財從頭到尾執(zhí)行完了，讓出CPU， 讓小強從頭兒去執(zhí)行。
人類把這種處理方式叫做批處理。
進程
長久以來，兩人相安無事。 后來CPU的速度越來越快， 遠遠超過了內(nèi)存，硬盤的速度。
人類想到，這批處理系統(tǒng)的效率有點低啊，你看當小強需要從硬盤上讀取數(shù)據(jù)的時候，CPU也一直在等待，這是多大的浪費??！這時候完全可以讓旺財來運行一下嘛！
當然得保存好小強的執(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。
如果不把小強的執(zhí)行現(xiàn)場給保存下來，等到小強的數(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。
這個執(zhí)行現(xiàn)場，再加上小強的代碼，就是一個執(zhí)行中的程序，被稱為“進程” 。
旺財和小強在運行的時候，也被改造成了進程。
人類還規(guī)定：進程不能長時間占據(jù)CPU， 只能在CPU上執(zhí)行一小會兒，然后馬上切換到別的進程去執(zhí)行。
旺財和小強不以為意：不就是執(zhí)行一會兒，歇一會兒，然后繼續(xù)執(zhí)行嘛！
但是他們不知道的是，由于CPU運行速度超快，旺財和小強雖然在不斷地切換運行，在人類那緩慢的世界里看來，旺財和小強好像是同時在執(zhí)行一樣。 這就是并發(fā)。
（在人類看來，小強和旺財似乎是在同時執(zhí)行）
多年以后，他們倆才真正地實現(xiàn)了并行： 在一個豪華電腦中，每人都被分配了一個CPU ， 真正地同時執(zhí)行， 這是后話了。
線程
這時候旺財已經(jīng)有了界面，還能訪問網(wǎng)絡，每當它聯(lián)網(wǎng)的時候（這也是個非常非常耗時的操作），就得把CPU讓給小強。
即使旺財再次被調(diào)度執(zhí)行，由于網(wǎng)絡數(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，旺財不響應了！ 氣得人類經(jīng)常把旺財kill掉。
旺財心里苦，他很納悶小強怎么就沒有問題，小強不是要讀寫硬盤嗎？ 那也是很慢的操作啊。
小強說：“你傻啊，內(nèi)部只有一個執(zhí)行的流程，一遇到耗時的操作就得等待，你看看我，內(nèi)部搞了兩個執(zhí)行流程（線程），一個用來讀寫硬盤（T1)，另外一個處理界面(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。 ”
旺財覺得很有意思，也采用了類似辦法。
于是，一個進程中至少有一個執(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，旺財被一個叫做生產(chǎn)者和消費者的問題折騰地死去活來，兩個線程，一個線程向隊列中放數(shù)據(jù)，另外一個從隊列中取數(shù)據(jù)，處理起兩個線程的協(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候， 旺財震驚地發(fā)現(xiàn)，小強用了一個極為簡單的辦法把生產(chǎn)者，消費者問題給解決了。
這個方法的代碼如下：
- # 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yield是怎么回事？” 旺財表示不解。
“簡單啊，你看那個生產(chǎn)者，是不是向消費者發(fā)送了數(shù)據(jù)？ ” 小強說。
“對啊，然后呢，生產(chǎn)者發(fā)送了數(shù)據(jù)以后，會馬上進行下一輪循環(huán)嗎？”
“這就是關(guān)鍵所在了，”小強說，“ 它們是這么執(zhí)行的：”
- 生產(chǎn)者發(fā)送數(shù)據(jù)，暫停運行，不進行下一輪循環(huán)
- 消費者其實一直在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)送給消費者。
旺財覺得很吃驚，小強竟然可以讓一個正在執(zhí)行的程序暫停，他不由得問道：“你這個暫停是真的停止了了，還是說只是像Java的yield那樣，讓出CPU進入了就緒狀態(tài)？ 等待下次調(diào)度運行？”
“是真的暫停了，程序就停在那里，等待運行控制權(quán)從對方那里轉(zhuǎn)移過來。”
“這不是操作系統(tǒng)干的事情嗎？ ” 旺財更加吃驚了。
“正是這樣，” 小強得意地說：“我打算把類似生產(chǎn)者，消費者這樣的代碼稱為‘協(xié)程’， 這個協(xié)程有個重要的特點，就是完全被我所調(diào)度和掌控， 不用操作系統(tǒng)介入。”
“這個協(xié)程和線程似乎很像啊。每次協(xié)程停止執(zhí)行的時候，也得保存現(xiàn)場，要不然沒法恢復執(zhí)行。” 旺財說。
“是啊，只是他們比線程更加輕量級，操作系統(tǒng)內(nèi)核不用參與，相當于用戶態(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。 對了，也許你注意到了，我這兩個協(xié)程是'合作式'的，它們兩個同一時刻只能有一個在運行。 實際上，我在底層可以用一個線程去執(zhí)行這兩個協(xié)程。 ”
旺財表示同意：“不錯，既然兩個程序可以'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?，可以用同步的方式實現(xiàn)異步的功能了！ 代碼很清晰，我也搞個協(xié)程來玩玩吧！”
【本文為51CTO專欄作者“劉欣”的原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請通過作者微信公眾號coderising獲取授權(quán)】
