寫在前面
文中有較多的內(nèi)容為轉(zhuǎn)載奔害，盡量指出轉(zhuǎn)載來源。
1 進(jìn)程(process)
定義：進(jìn)程是正在運(yùn)行程序的實(shí)例地熄。
如chrome 進(jìn)程的三種狀態(tài)：
- 就緒態(tài)
- 執(zhí)行態(tài)
- 阻塞態(tài)
進(jìn)程是基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的異常华临。進(jìn)程切換是需要保存上下文環(huán)境(一些寄存器，以及棧的信息端考。 子進(jìn)程和父進(jìn)程具有相同的文件描述符雅潭。 不同的進(jìn)程具有不同的地址空間揭厚，變量無法共享。調(diào)度有操作系統(tǒng)完成扶供。process 由 process control block (PCB)控制 ;筛圆。
2 線程(thread)
一個(gè)進(jìn)程，包含多個(gè)線程 線程是一種輕量進(jìn)程椿浓，實(shí)際上在linux內(nèi)核中太援，兩者幾乎沒有差別，除了一點(diǎn)——線程并不產(chǎn)生新的地址空間和資源描述符表轰绵，而是復(fù)用父進(jìn)程的粉寞。線程的調(diào)度和進(jìn)程一樣，都必須陷入內(nèi)核態(tài)左腔。調(diào)度有操作系統(tǒng)完成（thread 由 thread control blocks (TCBs)控制）唧垦。 線程模型主要通過陷入切換上下文。液样。
3 協(xié)程(coroutine)
一個(gè)線程振亮，包含多協(xié)程。協(xié)程由應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)調(diào)度鞭莽，線程由操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度坊秸，不需要陷入內(nèi)核。
3.1 函數(shù)調(diào)用[2]
函數(shù)澎怒，所有語言中都是層級(jí)調(diào)用褒搔，比如A調(diào)用B，B在執(zhí)行過程中又調(diào)用了C喷面，C執(zhí)行完畢返回星瘾，B執(zhí)行完畢返回，最后是A執(zhí)行完畢惧辈。
函數(shù)的調(diào)用 是通過棧來實(shí)現(xiàn)的琳状，一個(gè)線程就是執(zhí)行一個(gè)子函數(shù) 棧幀保存了給出代碼的的信息和上下文，其中包含最后執(zhí)行的指令盒齿，全局和局部命名空間念逞，異常狀態(tài)等信息。f_valueblock保存了數(shù)據(jù)边翁，b_blockstack保存了異常和循環(huán)控制方法
def foo():
x = 1
def bar(y):
z = y + 2 # <--- (3) ... and the interpreter is here.
return z
return bar(x) # <--- (2) ... which is returning a call to bar ...
foo() # <--- (1) We're in the middle of a call to foo ...
那么翎承，相應(yīng)的調(diào)用棧如下，一個(gè)py文件倒彰，一個(gè)類审洞，一個(gè)函數(shù)都是一個(gè)代碼塊，對(duì)應(yīng)者一個(gè)Frame，保存著上下文環(huán)境以及字節(jié)碼指令芒澜。
c ---------------------------
a | bar Frame | -> block stack: []
l | (newest) | -> data stack: [1, 2]
l ---------------------------
| foo Frame | -> block stack: []
s | | -> data stack: [<Function foo.<locals>.bar at 0x10d389680>, 1]
t ---------------------------
a | main (module) Frame | -> block stack: []
c | (oldest) | -> data stack: [<Function foo at 0x10d3540e0>]
k ---------------------------
攜程看起來像函數(shù)仰剿，但是內(nèi)部可以中斷。舉例如
def A():
print '1'
print '2'
print '3'
def B():
print 'x'
print 'y'
print 'z'
假設(shè)程序是由攜程執(zhí)行的痴晦，南吮，在執(zhí)行A的過程中，可以隨時(shí)中斷誊酌，去執(zhí)行B部凑，B也可能在執(zhí)行過程中中斷再去執(zhí)行A，結(jié)果可能是：
1
2
x
y
3
z
3.2 協(xié)程的實(shí)現(xiàn) [3]
-
并發(fā)模型
image.png
并發(fā)系統(tǒng)從本質(zhì)上講碧浊，是一系列獨(dú)立的執(zhí)行單元（routine）在調(diào)度器的調(diào)度之下交替執(zhí)行涂邀。與線程相比，協(xié)程并發(fā)模型與其最大不同之處在于：協(xié)程由應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)調(diào)度箱锐，線程由操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度
由于協(xié)程作為執(zhí)行單元并發(fā)執(zhí)行時(shí)比勉，會(huì)因?yàn)橹鲃?dòng)放棄執(zhí)行權(quán)限而被掛起，調(diào)度系統(tǒng)必須同時(shí)維護(hù)多個(gè)函數(shù)執(zhí)行上下文驹止，以實(shí)現(xiàn)非本地跳轉(zhuǎn)（non-local jump）浩聋。
C-Python解釋器棧結(jié)構(gòu)以及它是如何工作的。
def a(x):
b(x + 1)
def b(x):
c(x * x)
def c(x):
print 'x=',x
a(42)
在CPython shell中執(zhí)行上面這段代碼時(shí),Python-Stack與 C-Stack結(jié)構(gòu)如下圖臊恋。
Python虛擬機(jī)以eval_code2作為解釋函數(shù)執(zhí)行a時(shí)衣洁，首先通PyFrame_New構(gòu)造a的棧幀frame-a并返回eval_code2，然后執(zhí)行a對(duì)應(yīng)的Python代碼抖仅。由于a嵌套調(diào)用b坊夫，此時(shí)解釋器遞歸調(diào)用eval_code2并重復(fù)之前過程執(zhí)行b，從而形成C-stack和由PyFrameObject構(gòu)成的python-stack撤卢。
范式轉(zhuǎn)換對(duì)于stackfull的標(biāo)準(zhǔn)Python而言践樱，實(shí)現(xiàn)協(xié)程并發(fā)的核心在于將Python-Stack與 C-Stack解耦，這種改變Python解釋器執(zhí)行過程的方法也被稱作范式轉(zhuǎn)換凸丸。要點(diǎn)可以歸納為以下三個(gè)方面：
- 1.函數(shù)棧幀執(zhí)行時(shí)機(jī)
解釋器執(zhí)行Python函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)范式是：為函數(shù)的PyCodeObject
構(gòu)造一個(gè)函數(shù)棧幀PyFrameObject并附帶所有參數(shù)，最后通過eval_code2
解釋執(zhí)行相應(yīng)的函數(shù)體直到其返回袱院。然而屎慢，以正確的調(diào)用順序執(zhí)行所有的函數(shù)棧幀并不意味著我們必須在當(dāng)前C-stack嵌套層級(jí)中執(zhí)行eval_code2。如果我們能夠避免與C-stack相關(guān)的所有后續(xù)操作忽洛，就可以在函數(shù)棧幀執(zhí)行前實(shí)現(xiàn)C-stack的退棧操作腻惠，從而達(dá)到解耦的目的。 - 2.參數(shù)生命周期
在標(biāo)準(zhǔn)python中欲虚，函數(shù)參數(shù)的引用由其上層調(diào)用者持有集灌。這意味著只有下層函數(shù)返回后，其參數(shù)元組的引用才能被上層函數(shù)銷毀。
現(xiàn)在欣喧，讓我們換一種思維方式腌零。很明顯，函數(shù)參數(shù)應(yīng)該與函數(shù)棧幀有著相同的生命周期唆阿，參數(shù)元組的引用也應(yīng)該同函數(shù)棧幀一起被銷毀益涧。所以，我們?cè)赑yFrameObject結(jié)構(gòu)中添加對(duì)參數(shù)元組的引用驯鳖，就可以實(shí)現(xiàn)范式的轉(zhuǎn)換闲询。 - 3.系統(tǒng)狀態(tài)
在標(biāo)準(zhǔn)python中，執(zhí)行一個(gè)函數(shù)棧幀后的返回值會(huì)存在兩種情況：返回PyObject:代表函數(shù)正常執(zhí)行浅辙。
-
返回NULL:代表函數(shù)拋出異常扭弧。
基于這兩種基本系統(tǒng)狀態(tài)，添加一個(gè)特殊的返回值類型Py_UnwindToken
作為第三種系統(tǒng)狀態(tài)记舆，這樣我們便可以在下層棧幀被執(zhí)行之前實(shí)現(xiàn)C-stack
退棧操作鸽捻。
由于Py_UnwindToken與其他Python對(duì)象兼容，這一范式的轉(zhuǎn)換對(duì)于大部分相關(guān)代碼并不可見氨淌，我們只需要對(duì)執(zhí)行棧幀的C函數(shù)做出修改即可泊愧。Return Value系統(tǒng)狀態(tài): NULL:函數(shù)執(zhí)行異常
Py_UnwindToken:調(diào)度函數(shù)棧幀
Other PyObject:作為正常結(jié)果返回
[2] 生成器的源碼分析 http://www.cnblogs.com/coder2012/p/4990834.html
[3] Stackless Python 探秘 http://shymonk.com/posts/2016/06/stackless-python-tan-mi/
