一个有趣的例子

1，我们公司一开始带饭的人不是很多，公司只有一个茶水间，于是行政的小姐姐很体贴的买了一个微波炉放到茶水间，然后大家中午可以在茶水间排队去热饭。很开心。

2，后来公司发展越来越好，不断有新鲜的血液注入到公司，充满了活力，带饭的人越来越多，行政小姐姐发现一个微波炉根本不够用，于是又卖了两个，大家中午继续去茶水间排队去热饭，速度比以前快了许多，大大缓解了排队过长的压力。

3，某一天公司上市了，发展一片大好，人员也越来越多，于是公司换了新的办公地点，将原来的一个茶水间扩充到了3个，微波炉每个茶水间放5个，同时雇了一个阿姨，专门辅助员工的一些生活方面的事，让员工可以安安心心工作，于是变成了这样，到中午的时候，员工选择3个茶水间一个，将饭盒放在茶水间里，阿姨负责将饭热好放到指定位置，一个阿姨就可以同时操作多个微波炉，一个热好后取出放入下一个，大大提高了热饭效率，热好的饭可以放到指定位置一会自己来取即可，也可以送到员工的位置，大家中午再也不用排队热饭了，

茶水间 ≈ 进程

多个茶水间相当于多进程（放在python也可以理解为多核），大大提高了效率，但同时开销也很多，增加一个茶水间的代价远大于增加一个微波炉。

进程，直观点说，保存在硬盘上的程序运行以后，会在内存空间里形成一个独立的内存体，这个内存体有自己独立的地址空间，有自己的堆，上级挂靠单位是操作系统。操作系统会以进程为单位，分配系统资源（CPU时间片、内存等资源），进程是资源分配的最小单位。

顺序使用微波炉 ≈ 线程

大家排队去茶水间热饭，先到的先热，同一茶水间同时只有一个人在热饭。即使有多个微波炉也是顺序的开始工作，三个微波炉相当于三个线程，同时可以热三份饭，但热饭的人是顺序进入茶水间的。

线程，有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP），是操作系统调度（CPU调度）执行的最小单位。

雇佣的阿姨操作微波炉 ≈ 协程

阿姨可以同时操作多个微波炉，一个热好后取出放入下一个，大大提高了热饭效率，哪个微波炉热好就先用哪个，所以协程是无序的，大大提高了工作效率。

协程，是一种比线程更加轻量级的存在，协程不是被操作系统内核所管理，而完全是由程序所控制（也就是在用户态执行）。这样带来的好处就是性能得到了很大的提升，不会像线程切换那样消耗资源。

协程在子程序内部是可中断的，然后转而执行别的子程序，在适当的时候再返回来接着执行。

热好饭后的动作  ≈  回调

阿姨热好饭之后放到指定位置，每个人可以根据自己的时间过来取，如果阿姨空闲了也可以送到员工工位。

同步

公司初期人员较少，所有员工在唯一的一个茶水间排队使用同一个微波炉，顺序使用微波炉。

并发

公司中期增加了微波炉的数量，所有员工在茶水间排队使用多个微波炉，多个微波炉同时工作。

异步

公司发展后期增加了茶水间和微波炉的数量，只有一个阿姨使用多个茶水间的微波炉，只有在微波炉可以使用的条件下才去使用，其他时间可以干其他事情。

总结

一、进程，线程，协程的区别与联系

【区别】：

调度：线程作为调度和分配的基本单位，进程作为拥有资源的基本单位；

并发性：不仅进程之间可以并发执行，同一个进程的多个线程之间也可并发执行；

拥有资源：进程是拥有资源的一个独立单位，线程不拥有系统资源，但可以访问隶属于进程的资源。进程所维护的是程序所包含的资源（静态资源）， 如：地址空间，打开的文件句柄集，文件系统状态，信号处理handler等；线程所维护的运行相关的资源（动态资源），如：运行栈，调度相关的控制信息，待处理的信号集等；

系统开销：在创建或撤消进程时，由于系统都要为之分配和回收资源，导致系统的开销明显大于创建或撤消线程时的开销。但是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，一个进程死掉就等于所有的线程死掉，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。

【联系】：

一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程；

资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源；

处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程；

线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。

协程的特点在于是一个线程执行，那和多线程比，协程有何优势？

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；

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。

二，python中的实现

（1）进程可使用multiprocessing包实现

（2）线程可使用threading包或thread包

（3）协程通过async await 实现，async声明一个函数为异步函数，await可将程序挂起，去执行其他的异步程序。协程 有两种，一种 无栈协程，python 中 以 asyncio 为代表， 一种有栈协程，python 中 以 gevent 为代表。

三，操作系统的设计，因此可以归结为三点：

（1）以多进程形式，允许多个任务同时运行；

（2）以多线程形式，允许单个任务分成不同的部分运行；

（3）提供协调机制，一方面防止进程之间和线程之间产生冲突，另一方面允许进程之间和线程之间共享资源。