前言

這篇文章是關(guān)于協(xié)程隧膏、線程與線程池的總結(jié)。相信有不少人曾經(jīng)和我一樣辙芍，不理解他們之間的差異和使用場(chǎng)景等等，那么在這篇文章羹与，我嘗試使用圖解的方式對(duì)他們進(jìn)行一個(gè)總結(jié)和對(duì)比故硅，來(lái)了解他們的細(xì)節(jié)。

線程

首先是線程注簿，考慮有一個(gè)單核的CPU契吉、一個(gè)有很多任務(wù)(Task)的隊(duì)列和一個(gè)線程(Thread)，線程從隊(duì)列拿到任務(wù)Task1并準(zhǔn)備執(zhí)行诡渴，當(dāng)CPU調(diào)度執(zhí)行該線程的時(shí)候捐晶，那么這個(gè)時(shí)候的執(zhí)行模型是這個(gè)樣子的。

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正常而言妄辩，如果任務(wù)都是計(jì)算型的任務(wù)惑灵，線程Thread1會(huì)一直執(zhí)行下去，直到遇到操作系統(tǒng)調(diào)度眼耀，向線程Thread1發(fā)出中斷英支，讓線程把CPU讓出來(lái)以執(zhí)行別的線程。

但是哮伟，當(dāng)任務(wù)有可能造成線程阻塞時(shí)干花，比如磁盤(pán)IO、網(wǎng)絡(luò)IO楞黄、線程Sleep等等池凄，CPU可能就沒(méi)有耐心等待了，CPU會(huì)讓Thread1收拾好自己的包袱(State)（需要一定的時(shí)間）鬼廓，讓出CPU肿仑；然后讓別的線程進(jìn)來(lái)CPU運(yùn)行。

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線程池

線程池是為了減少創(chuàng)建線程和銷(xiāo)毀線程時(shí)候的開(kāi)銷(xiāo)而發(fā)明的碎税，如果總是在需要使用線程的時(shí)候才創(chuàng)建線程尤慰，又總是在使用完線程之后銷(xiāo)毀線程，并且這樣的操作很多的話雷蹂，那么在線程新建和銷(xiāo)毀上所耗費(fèi)的時(shí)間將會(huì)不少伟端；因而提出將多個(gè)線程存放到一個(gè)容器里面，每次需要使用線程的時(shí)候萎河，將線程拿出來(lái)荔泳，當(dāng)線程使用完畢以后蕉饼，再講線程放回去，以此來(lái)節(jié)省創(chuàng)建和銷(xiāo)毀線程帶來(lái)的開(kāi)銷(xiāo)玛歌。

還是以上的條件昧港，使用線程池或單線程處理同樣的Task時(shí)，所面臨的CPU的對(duì)待是一樣的支子，使用線程池與單線程的區(qū)別就在于创肥，處理隊(duì)列任務(wù)的線程是隨機(jī)的，而不是同一個(gè)線程值朋。

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通常情況下叹侄，線程池都有多個(gè)線程，如果線程池只有一個(gè)線程昨登，那么情景就會(huì)退化到第一種情況趾代。

多線程

多線程是為了利用CPU的多核而存在的，在單核CPU使用多線程沒(méi)有意義丰辣。

所以假設(shè)條件做一些變更撒强，考慮有一個(gè)雙核的CPU、一個(gè)有很多任務(wù)(Task)的隊(duì)列和兩個(gè)線程(Thread)笙什，因?yàn)镃PU是雙核CPU飘哨，所以CPU能夠同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)線程。當(dāng)兩個(gè)線程同時(shí)從任務(wù)隊(duì)列取任務(wù)執(zhí)行時(shí)琐凭，執(zhí)行模型如下芽隆。

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由于CPU能夠同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)線程，所以相比單線程時(shí)候的情況统屈，處理的任務(wù)的速度會(huì)快一些胚吁，但單個(gè)CPU核的處理速度是沒(méi)有變化的。

當(dāng)兩個(gè)線程其中一個(gè)線程遇到阻塞任務(wù)時(shí)愁憔，CPU會(huì)將阻塞任務(wù)線程調(diào)出CPU核囤采，讓其他線程使用。

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異步（不考慮協(xié)程）

異步的意思就是惩淳，當(dāng)調(diào)用者發(fā)起一個(gè)異步調(diào)用時(shí)，調(diào)用者不能立刻得到運(yùn)行的結(jié)果乓搬，而是在這個(gè)異步調(diào)用完成后思犁，發(fā)送消息通知調(diào)用者，或者由調(diào)用者主動(dòng)查詢異步調(diào)用的狀態(tài)以得到運(yùn)行的結(jié)果进肯。

其實(shí)以上使用隊(duì)列的方式就已經(jīng)是異步調(diào)用了激蹲，只不過(guò)在前面沒(méi)有強(qiáng)調(diào)異步的概念。調(diào)用者將回調(diào)函數(shù)保存在任務(wù)里面江掩，等線程把任務(wù)執(zhí)行完学辱，通過(guò)回調(diào)函數(shù)通知調(diào)用者乘瓤；或者調(diào)用者保存任務(wù)對(duì)象的指針或引用，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)通過(guò)指針或引用策泣，訪問(wèn)這個(gè)任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)衙傀。

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異步執(zhí)行任務(wù)的本質(zhì)還是線程，只要存在阻塞任務(wù)萨咕，線程依然會(huì)被阻塞也依然會(huì)被請(qǐng)出CPU统抬。

那為什么在高并發(fā)的情況下還是推薦異步編程呢？那是因?yàn)?strong>異步不會(huì)阻塞調(diào)用者的線程危队，調(diào)用者在發(fā)起一個(gè)任務(wù)的時(shí)候聪建，不需要同步的等待結(jié)果，而是可以同時(shí)去執(zhí)行別的邏輯茫陆，對(duì)于執(zhí)行異步任務(wù)的線程而言金麸，阻塞時(shí)依然存在的。

協(xié)程

協(xié)程簿盅，英文coroutines挥下，是一種比線程更加輕量級(jí)的存在。正如一個(gè)進(jìn)程可以擁有多個(gè)線程一樣挪鹏，一個(gè)線程也可以擁有多個(gè)協(xié)程见秽。協(xié)程是承載在線程之上的，所以協(xié)程和線程的關(guān)系看起來(lái)像這個(gè)樣子讨盒。

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正常情況下解取，執(zhí)行的模型是這個(gè)樣子的。

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當(dāng)線程運(yùn)行了阻塞任務(wù)的時(shí)候返顺，任務(wù)會(huì)主動(dòng)讓出線程禀苦，并且將下一個(gè)任務(wù)調(diào)度線程運(yùn)行，執(zhí)行的模型是這樣子的遂鹊。需要注意的是振乏，在這個(gè)時(shí)候，CPU里面正在運(yùn)行的線程沒(méi)有變秉扑，只是在線程里面執(zhí)行的任務(wù)切換了而已慧邮。當(dāng)Task1阻塞，Task1能夠主動(dòng)讓出線程舟陆，Task2能夠進(jìn)入線程執(zhí)行误澳，等Task1處理完阻塞了并且能夠繼續(xù)往下運(yùn)行，Task1能夠重新回到線程執(zhí)行秦躯；在調(diào)用者看來(lái)就好像Task1和Task2在同時(shí)運(yùn)行一樣（每個(gè)任務(wù)就好像在更小的一個(gè)執(zhí)行單元執(zhí)行——協(xié)程）忆谓，而且沒(méi)有CPU線程的切換，這種情況就是協(xié)程踱承。

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相比CPU切換線程倡缠，在線程切換協(xié)程有幾個(gè)好處：

1. 切換協(xié)程在用戶態(tài)進(jìn)行 哨免，無(wú)需系統(tǒng)調(diào)用，更快
2. 調(diào)用者能夠自主控制協(xié)程切換昙沦，更自由
3. 沒(méi)有鎖的概念琢唾，協(xié)程安全，不擔(dān)心死鎖等狀況桅滋，省去鎖的開(kāi)銷(xiāo)

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