一 什麼是進程和線程
進程是什麼呢
直白地講，進程就是應用程序的啓動實例。比如我們運行一個遊戲，打開一個軟件，就是開啓了一個進程。
進程擁有代碼和打開的文件資源、數據資源、獨立的內存空間。
線程又是什麼呢？
線程從屬於進程，是程序的實際執行者。一個進程至少包含一個主線程，也可以有更多的子線程。
線程擁有自己的棧空間。
有人給出了很好的歸納：
對操作系統來說，線程是最小的執行單元，進程是最小的資源管理單元。
無論進程還是線程，都是由操作系統所管理的。
二 Java中線程具有五種狀態：
初始化
可運行
運行中
阻塞
銷燬
這五種狀態的轉化關係如下：
但是，線程不同狀態之間的轉化是誰來實現的呢？是JVM嗎？
並不是。JVM需要通過操作系統內核中的TCB（Thread Control Block）模塊來改變線程的狀態，這一過程需要耗費一定的CPU資源。
三 進程和線程的痛點
線程之間是如何進行協作的呢？
最經典的例子就是生產者/消費者模式：
若干個生產者線程向隊列中寫入數據，若干個消費者線程從隊列中消費數據。
如何用java語言實現生產者/消費者模式呢？
讓我們來看一看代碼：
public class ProducerConsumerTest {
public static void main(String args[]) {
final Queue<Integer> sharedQueue = new LinkedList();
Thread producer = new Producer(sharedQueue);
Thread consumer = new Consumer(sharedQueue);
producer.start();
consumer.start();
}
}
class Producer extends Thread {
private static final int MAX_QUEUE_SIZE = 5;
private final Queue sharedQueue;
public Producer(Queue sharedQueue) {
super();
this.sharedQueue = sharedQueue;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
synchronized (sharedQueue) {
while (sharedQueue.size() >= MAX_QUEUE_SIZE) {
System.out.println("隊列滿了，等待消費");
try {
sharedQueue.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
sharedQueue.add(i);
System.out.println("進行生產 : " + i);
sharedQueue.notify();
}
}
}
}
class Consumer extends Thread {private final Queue sharedQueue;
public Consumer(Queue sharedQueue) {
super();
this.sharedQueue = sharedQueue;
}
@Override
public void run() {
while(true) {
synchronized (sharedQueue) {
while (sharedQueue.size() == 0) {
try {
System.out.println("隊列空了，等待生產");
sharedQueue.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
int number = sharedQueue.poll();
System.out.println("進行消費 : " + number );
sharedQueue.notify();
}
}
}
}
這段代碼做了下面幾件事：
1.定義了一個生產者類，一個消費者類。
2.生產者類循環100次，向同步隊列當中插入數據。
3.消費者循環監聽同步隊列，當隊列有數據時拉取數據。
4.如果隊列滿了（達到5個元素），生產者阻塞。
5.如果隊列空了，消費者阻塞。
上面的代碼正確地實現了生產者/消費者模式，但是卻並不是一個高性能的實現。爲什麼性能不高呢？原因如下：
1.涉及到同步鎖。
2.涉及到線程阻塞狀態和可運行狀態之間的切換。
3.涉及到線程上下文的切換。
以上涉及到的任何一點，都是非常耗費性能的操作。
四 什麼是協程
協程，英文Coroutines，是一種比線程更加輕量級的存在。正如一個進程可以擁有多個線程一樣，一個線程也可以擁有多個協程。
最重要的是，協程不是被操作系統內核所管理，而完全是由程序所控制（也就是在用戶態執行）。
這樣帶來的好處就是性能得到了很大的提升，不會像線程切換那樣消耗資源。
既然協程這麼好，它到底是怎麼來使用的呢？
由於Java的原生語法中並沒有實現協程（某些開源框架實現了協程，但是很少被使用），所以我們來看一看python當中對協程的實現案例，同樣以生產者消費者模式爲例：
這段代碼十分簡單，即使沒用過python的小夥伴應該也能基本看懂。
代碼中創建了一個叫做consumer的協程，並且在主線程中生產數據，協程中消費數據。
其中 yield 是python當中的語法。當協程執行到yield關鍵字時，會暫停在那一行，等到主線程調用send方法發送了數據，協程纔會接到數據繼續執行。
但是，yield讓協程暫停，和線程的阻塞是有本質區別的。協程的暫停完全由程序控制，線程的阻塞狀態是由操作系統內核來進行切換。
因此，協程的開銷遠遠小於線程的開銷。
五 協程的應用
有哪些編程語言應用到了協程呢？我們舉幾個栗子：
Lua語言
Lua從5.0版本開始使用協程，通過擴展庫coroutine來實現。
Python語言
正如剛纔所寫的代碼示例，python可以通過 yield/send 的方式實現協程。在python 3.5以後，async/await 成爲了更好的替代方案。
Go語言
Go語言對協程的實現非常強大而簡潔，可以輕鬆創建成百上千個協程併發執行。
Java語言
如上文所說，Java語言並沒有對協程的原生支持，但是某些開源框架模擬出了協程的功能，有興趣的小夥伴可以看一看Kilim框架的源碼：
https://github.com/kilim/kilim