线程，进程，协程，异步和同步，非阻塞IO

1.线程，进程，协程

进程定义：进程是具有一定独立功能的程序在一个数据集上的一次动态执行的过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

线程定义：线程是CPU调度和分派的基本单位，是比进程更小能独立运行的单位，线程占有系统。但是它可以与它同属的进程和其他在该进程中的线程共享这个进程中所用有的资源

关系：
一个进程最起码由一个线程组成（包括多个）
同一个进程中的多个线程可以并发执行
线程可以与同进程中的其他线程共享资源

区别：
1.线程是程序执行的最小单位，而进程是操作系统分配资源的最小单位
2.一个进程由一个或多个线程组成，线程是一个进程中代码的不同执行路线；
3.进程之间相互独立，但同一进程下的各个线程之间共享程序的内存空间
4.调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多

线程，线程是程序执行中一个单一的顺序控制流程，是程序执行流的最小单元，是处理器调度和分派的基本单位。
一个进程可以有一个或多个线程，各个线程之间共享程序的内存空间

协程的定义：
协程是一种用户态的轻量级线程。
IO密集型应用: 多进程->多线程->事件驱动->协程
Python通过yield提供了对协程的基本支持，但是不完全。而第三方的gevent为Python提供了比较完善的协程支持
当一个greenlet遇到IO操作时，比如访问网络，就自动切换到其他的greenlet，等到IO操作完成，再在适当的时候切换回来继续执行。由于IO操作非常耗时，经常使程序处于等待状态，有了gevent为我们自动切换协程，就保证总有greenlet在运行，而不是等待IO

协程的优势：
最大的优势就是协程极高的执行效率。因为子程序切换不是线程切换，而是由程序自身控制，因此，没有线程切换的开销，和多线程比，线程数量越多，协程的性能优势就越明显。
第二大优势就是不需要多线程的锁机制，因为只有一个线程，也不存在同时写变量冲突，在协程中控制共享资源不加锁，只需要判断状态就好了，所以执行效率比多线程高很多

2.多线程和多进程：

多进程与多线程的区别进程是程序在计算机上的一次执行活动。当你运行一个程序，你就启动了一个进程。显然，程序是死的(静态的)，进程是活的(动态的)。进程可以分为系统进程和用户进程。凡是用于完成操作系统的各种功能的进程就是系统进程，它们就是处于运行状态下的操作系统本身；所有由你启动的进程都是用户进程。进程是操作系统进行资源分配的单位。

在Windows下，进程又被细化为线程，也就是一个进程下有多个能独立运行的更小的单位。在同一个时间里，同一个计算机系统中如果允许两个或两个以上的进程处于运行状态，这便是多任务。现代的操作系统几乎都是多任务操作系统，能够同时管理多个进程的运行。多任务带来的好处是明显的，比如你可以边听mp3边上网，与此同时甚至可以将下载的文档打印出来，而这些任务之间丝毫不会相互干扰。那么这里就涉及到并行的问题，俗话说，一心不能二用，这对计算机也一样，原则上一个CPU只能分配给一个进程，以便运行这个进程。我们通常使用的计算机中只有一个CPU，也就是说只有一颗心，要让它一心多用，同时运行多个进程，就必须使用并发技术。实现并发技术相当复杂，最容易理解的是“时间片轮转进程调度算法”，它的思想简单介绍如下：在操作系统的管理下，所有正在运行的进程轮流使用CPU，每个进程允许占用CPU的时间非常短(比如10毫秒)，这样用户根本感觉不出来CPU是在轮流为多个进程服务，就好象所有的进程都在不间断地运行一样。但实际上在任何一个时间内有且仅有一个进程占有CPU。如果一台计算机有多个CPU，情况就不同了，如果进程数小于CPU数，则不同的进程可以分配给不同的CPU来运行，这样，多个进程就是真正同时运行的，这便是并行。但如果进程数大于CPU数，则仍然需要使用并发技术。在Windows中，进行CPU分配是以线程为单位的，一个进程可能由多个线程组成，这时情况更加复杂，但简单地说，有如下关系：总线程数<= CPU数量：并行运行总线程数 > CPU数量：并发运行并行运行的效率显然高于并发运行，所以在多CPU的计算机中，多任务的效率比较高。但是，如果在多CPU计算机中只运行一个进程(线程)，就不能发挥多CPU的优势。这里涉及到多任务操作系统的问题，多任务操作系统(如Windows)基本原理是:操作系统将CPU的时间片分配给多个线程,每个线程在操作系统指定的时间片内完成(注意,这里的多个线程是分属于不同进程的).操作系统不断的从一个线程的执行切换到另一个线程的执行,如此往复,宏观上看来,就好像是多个线程在一起执行.由于这多个线程分属于不同的进程,因此在我们看来,就好像是多个进程在同时执行,这样就实现了多任务。

theading.local()
在多线程中，线程间共享系统资源，可以修改全局变量，用来保存一个全局变量的方法，使这个全局变量只有在当前线程才能访问。

3.异步和同步

同步：按部就班执行，所有的操作都做完，才返回给用户，即写完数据库之后，在相应用户
异步：不用等所有操作等做完，就相应用户请求。即先相应用户请求，然后慢慢去写数据库，用户体验较好。

同步和异步关注的是消息通信机制 (synchronous communication/ asynchronous communication)
所谓同步，就是在发出一个调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回。但是一旦调用返回，就得到返回值了。
换句话说，就是由调用者主动等待这个调用的结果。

而异步则是相反，调用在发出之后，这个调用就直接返回了，所以没有返回结果。换句话说，当一个异步过程调用发出后，调用者不会立刻得到结果。而是在调用发出后，被调用者通过状态、通知来通知调用者，或通过回调函数处理这个调用

4.阻塞，非阻塞i/o

同步，就是我客户端（c端调用者）调用一个功能，该功能没有结束前，我（c端调用者）死等结果。
异步，就是我（c端调用者）调用一个功能，不需要知道该功能结果，该功能有结果后通知我（c端调用者）即回调通知。
同步/异步主要针对C端, 但是跟S端不是完全没有关系，同步/异步机制必须S端配合才能实现.同步/异步是由c端自己控制,但是S端是否阻塞/非阻塞, C端完全不需要关心.
阻塞，就是调用我（s端被调用者，函数），我（s端被调用者，函数）没有接收完数据或者没有得到结果之前，我不会返回。
非阻塞，就是调用我（s端被调用者，函数），我（s端被调用者，函数）立即返回，通过select通知调用者

阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。
非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程。

对unix来讲：阻塞式I/O(默认)，非阻塞式I/O(nonblock)，I/O复用(select/poll/epoll)都属于同步I/O，因为它们在数据由内核空间复制回进程缓冲区时都是阻塞的(不能干别的事)。只有异步I/O模型(AIO)是符合异步I/O操作的含义的，即在1数据准备完成、2由内核空间拷贝回缓冲区后通知进程，在等待通知的
以Linux下 tcp socket编程为例：
阻塞就是 recv/read的时候 socket接收缓冲区要是有数据就读，没数据我就一直睡觉赖着不走，直到有数据来了读完我才走。send/write的时候，要是发送缓冲区满了，没有空间继续发送了我也一直睡觉赖着不走，直到发送缓冲区腾出足够的空间让我把数据全部塞到发送缓冲区里我才走

1)阻塞I/O（blocking I/O）
2)非阻塞I/O （nonblocking I/O）
3) I/O复用(select 和poll) （I/O multiplexing）
4)信号驱动I/O （signal driven I/O (SIGIO)）
5)异步I/O （asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)）

前四种都是同步，只有最后一种才是异步IO。

什么是并发，什么是并行？

并行是多个核心同时运行任务，并发是单个核心上的多线程。