1 进程、线程和协程

（1）进程

进程可以简单理解成正在执行的一个程序，比如你电脑上运行的QQ、360杀毒软件等就是进程。

进程是程序资源管理的最小单位。

进程会管理那些资源呢？通常包括内存资源、IO资源、信号处理等。

这里对内存资源简单介绍下。

操作系统采用虚拟内存技术，把进程虚拟地址空间划分成用户空间和内核空间。内核空间是操作系统内核访问的区域，独立于普通的应用程序，是受保护的内存空间。

用户空间是普通应用程序可访问的内存区域。用户空间又分成5个不同的内存区域，分别是：

栈、堆、数据段、BSS段和代码段。

（2）线程

线程是操作操作系统能够进行运算调度的最小单位。线程被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位，一个进程内可以包含多个线程，线程是资源调度的最小单位，CPU上真正运行的是线程。

同一进程中的多条线程共享该进程中的全部系统资源，如虚拟地址空间，文件描述符文件描述符和信号处理等等。但同一进程中的多个线程有各自的调用栈、寄存器环境、线程本地存储等信息。

线程创建的开销主要是线程堆栈的建立，分配内存的开销。这些开销并不大，最大的开销发生在线程上下文切换的时候。

线程是被内核所调度，线程被调度切换到另一个线程上下文的时候，需要用户态到内核态转换，开销比较多。

（3）协程

协程 （Coroutines） 是一种比线程更加轻量级的微线程。类比一个进程可以拥有多个线程，一个线程也可以拥有多个协程，因此协程又称微线程和纤程。

协程的调度完全由用户控制，协程拥有自己的寄存器上下文和栈，协程调度切换时，直接操作用户空间栈，完全没有内核切换的开销。

2 并发（concurrency）和并行（parallelism）

并发在CPU层面其实是交替执行的，比如有2个任务A和B，CPU一会儿执行A，一会儿又执行B，不停地在2个任务之间切换。因为CPU执行的速度很快，切换间隔非常短，所以在我们看来任务A和B在同时进行。而并行是真正的同时执行。

3 临界区

临界区用来表示一种共享资源。它可以被多个线程使用，但同一时刻只能被一个线程使用。一旦临界区资源被某个线程占用，其他线程就必须等待。

4 阻塞（blocking）和非阻塞（non-blocking）

阻塞和非阻塞用来形容多线程间的相互影响。

（1）阻塞

比如一个线程占用了临界区资源，那么其他需要这个资源的线程就必须等待，等待会导致线程挂起，这种情况就是阻塞。

（2）非阻塞

非阻塞指线程间相互不影响，所有线程都在尝试不断向前执行。

5 同步（synchronous）和异步（asynchronous）

同步和异步用来形容方法的一次调用。

（1）同步

同步方法调用一旦开始，调用者必须等待调用返回后，才能继续执行后面的任务。

（2）异步

而异步方法调用无需等待，在调用后直接返回，调用者可以继续做其他的任务。

6 死锁（deadlock）、饥饿（starvation）和活锁（livelock）

死锁、饥饿和活锁属于多线程的活跃性问题。

（1）死锁

死锁是最糟糕的一种情况，比如线程A持有了线程B的锁，而线程B持有了线程A的锁，而双方又同时在等待对方持有的锁。

（2）饥饿

饥饿指某个线程可能因为优先级比较低等原因，导致它一直无法得到资源，所以没法执行。

（3）活锁

活锁就好像是两个人走路碰面了，这个时候相互谦让让路，结果又碰上了。这样就会导致资源不断在两个线程之间来回跳动，而没有一个线程能同时拿到所有资源而正常执行。

7 原子性（atomicity）、可见性（visibility）和有序性（ordering）

（1）原子性

原子性指一个操作是不可中断的。假如有一个变量a，两个线程同时对它赋值，比如线程A给它赋1，线程B给它赋2，那么不管是怎样的情况，变量a的值要么是1，要么是2，不会是其他值。这就是原子性的一个特点。

（2）可见性

可见性指当线程A修改了某个变量的值后，线程B是否能够马上看到修改后的值。

在串行执行时，当前面修改了变量的值后，后面的代码肯定能马上得到修改后的值。但在并发环境中，线程B读到的变量的值，不一定是线程A刚写进去的值。

（3）有序性

为了优化程序性能，编译器和处理器可能会对指令序列进行重排序，也就是你编写的代码顺序和最终执行的指令顺序是不一致的。比如下面的2条指令：

int a = 1;
bool flag = true;

可能会被重排序成这样：

bool flag = true;
int a = 1;

重排序不会使串行执行的程序逻辑发生变化，也就是说在一个线程中重复执行被重排序的代码后，得到的结果永远是相同的；但重排序可能会导致多线程程序出现内存可见性问题。