進程與線程、同步與異步、阻塞與非阻塞、併發與並行

進程(Process) 與 線程(Thread)

• 進程(Process)：

進程是Windows系統中的一個基本概念，它包含着一個運行程序所須要的資源。一個正在運行的應用程序在操做系統中被視爲一個進程， 進程能夠包括一個或多個線程。 線程是操做系統分配處理器時間的基本單元，在進程中能夠有多個線程同時執行代碼。進程之間是相對獨立的，一個進程沒法訪問另外一個進程的數據（除非利用分佈式計算方式），一個進程運行的失敗也不會影響其餘進程的運行，Windows系統就是利用進程把工做劃分爲多個獨立的區域的。進程能夠理解爲一個程序的基本邊界。是應用程序的一個運行例程，是應用程序的一次動態執行過程

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• 線程(Thread)：

線程是進程中的基本執行單元，是操做系統分配CPU時間的基本單位， 一個進程能夠包含若干個線程， 在進程入口執行的第一個線程被視爲這個進程的主線程。在.NET應用程序中，都是以Main()方法做爲入口的，當調用此方法時系統就會自動建立一個主線程。線程主要是由CPU寄存器、調用棧和線程本地存儲器組成的。CPU寄存器主要記錄當前所執行線程的狀態，調用棧主要用於維護線程所調用到的內存與數據，TLS主要用於存放線程的狀態信息。

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• 進程(Process)與線程(Thread)的區別：

  • 進程和線程的主要差異在於它們是不一樣的操做系統資源管理方式。
  • 進程有獨立的地址空間，一個進程崩潰後，在保護模式下不會對其它進程產生影響，而線程只是一個進程中的不一樣執行路徑。
  • 線程有本身的堆棧和局部變量，但線程之間沒有單獨的地址空間，一個線程死掉就等於整個進程死掉，因此多進程的程序要比多線程的程序健壯，但在進程切換時，耗費資源較大，效率要差一些。
  • 對於一些要求同時進行而且又要共享某些變量的併發操做，只能用線程，不能用進程。
  • 一個程序至少有一個進程,一個進程至少有一個線程.
  • 線程的劃分尺度小於進程，使得多線程程序的併發性高。
  • 進程在執行過程當中擁有獨立的內存單元，而多個線程共享內存，從而極大地提升了程序的運行效率。
  • 線程在執行過程當中與進程仍是有區別的。每一個獨立的線程有一個程序運行的入口、順序執行序列和程序的出口。可是線程不可以獨立執行，必須依存在應用程序中，由應用程序提供多個線程執行控制。
  • 從邏輯角度來看，多線程的意義在於一個應用程序中，有多個執行部分能夠同時執行。但操做系統並無將多個線程看作多個獨立的應用，來實現進程的調度和管理以及資源分配。這就是進程和線程的重要區別。

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同步(Sync) 和 異步(Async)

• 同步(Sync)：

同步，就是發出一個功能調用時，在沒有獲得結果以前，該調用就不返回或繼續執行後續操做。簡單來講，同步就是必須一件一件事作，等前一件作完了才能作下一件事。

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• 異步(Async)：

異步與同步相對，當一個異步過程調用發出後，調用者在沒有獲得結果以前，就能夠繼續執行後續操做。當這個調用完成後，通常經過狀態、通知和回調來通知調用者。對於異步調用，調用的返回並不受調用者控制。
通知調用者的三種方式：

1. 狀態：
     即監聽被調用者的狀態（輪詢），調用者須要每隔必定時間檢查一次，效率會很低。
2. 通知：
     當被調用者執行完成後，發出通知告知調用者，無需消耗太多性能。
3. 回調：
     與通知相似，當被調用者執行完成後，會調用調用者提供的回調函數。

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• 同步(Sync)與異步(Async)的區別：  

簡單的說，就是請求發出後，是否須要等待結果，才能繼續執行其餘操做。

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阻塞與非阻塞

• 阻塞和非阻塞這兩個概念與程序（線程）等待消息通知(無所謂同步或者異步)時的狀態有關。也就是說阻塞與非阻塞主要是程序（線程）等待消息通知時的狀態角度來講的。
• 阻塞和非阻塞關注的是程序在等待調用結果（消息，返回值）時的狀態。
• 阻塞調用是指調用結果返回以前，當前線程會被掛起。調用線程只有在獲得結果以後纔會返回。
• 非阻塞調用指在不能馬上獲得結果以前，該調用不會阻塞當前線程。

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併發 與 並行

• 併發： 在操做系統中，是指一個時間段中有幾個程序都處於已啓動運行到運行完畢之間，且這幾個程序都是在同一個處理機上運行，但任一個時刻點上只有一個程序在處理機上運行。當有多個線程在操做時,若是系統只有一個CPU,則它根本不可能真正同時進行一個以上的線程，它只能把CPU運行時間劃分紅若干個時間段,再將時間 段分配給各個線程執行，在一個時間段的線程代碼運行時，其它線程處於掛起狀。.這種方式咱們稱之爲併發(Concurrent)。

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• 並行： 當系統有一個以上CPU時,則線程的操做有可能非併發。當一個CPU執行一個線程時，另外一個CPU能夠執行另外一個線程，兩個線程互不搶佔CPU資源，能夠同時進行，這種方式咱們稱之爲並行(Parallel)。

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• 併發 與 並行的區別：

  • 併發的關鍵是你有處理多個任務的能力, 不必定要同時進行。
  • 並行的關鍵是你有 同時 處理多個任務的能力。

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理解 同步阻塞、同步非阻塞、異步阻塞、異步非阻塞

• 同步/異步關注的是消息通知的機制，而阻塞/非阻塞關注的是程序（線程）等待消息通知時的狀態。

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以小倩下載文件打個比方，從這兩個關注點來講明這兩組概念，但願可以更好的促進你們的理解。

同步阻塞： 小倩一直盯着下載進度條，到 100% 的時候就完成。
同步體如今： 等待下載完成通知；
阻塞體如今： 等待下載完成通知過程當中，不能作其餘任務處理；

同步非阻塞： 小倩提交下載任務後就去幹別的，每過一段時間就去瞄一眼進度條，看到 100% 就完成。
同步體如今： 等待下載完成通知，可是要必須在；
非阻塞體如今： 等待下載完成通知過程當中，去幹別的任務了，只是時不時會瞄一眼進度條；【小倩必需要在兩個任務間切換，關注下載進度】

異步阻塞： 小倩換了個有下載完成通知功能的軟件，下載完成就「叮」一聲。不太小倩仍然一直等待「叮」的聲音（看起來很傻，不是嗎?）。
異步體如今： 下載完成「叮」一聲通知；
阻塞體如今： 等待下載完成「叮」一聲通知過程當中，不能作其餘任務處理；

異步非阻塞： 仍然是那個會「叮」一聲的下載軟件，小倩提交下載任務後就去幹別的，聽到「叮」的一聲就知道完成了。
異步體如今： 下載完成「叮」一聲通知；
非阻塞體如今： 等待下載完成「叮」一聲通知過程當中，去幹別的任務了，只須要接收「叮」聲通知便可；【軟件處理下載任務，小倩處理其餘任務，不需關注進度，只需接收軟件「叮」聲通知，便可】

也就是說，同步/異步是「下載完成消息」通知的方式（機制），而阻塞/非阻塞則是在等待「下載完成消息」通知過程當中的狀態（能不能幹其餘任務），在不一樣的場景下，同步/異步、阻塞/非阻塞的四種組合都有應用。

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因此，綜上所述，同步和異步僅僅是關注的消息如何通知的機制，而阻塞與非阻塞關注的是等待消息通知時的狀態。也就是說，同步的狀況下，是由處理消息者本身去等待消息是否被觸發，而異步的狀況下是由觸發機制來通知處理消息者，因此在異步機制中，處理消息者和觸發機制之間就須要一個鏈接的橋樑：在小倩的例子中，這個橋樑就是軟件「叮」的聲音。

同步/異步 與 阻塞/非阻塞

1. 同步阻塞形式
     效率是最低的

2. 異步阻塞形式
     異步操做是能夠被阻塞住的，只不過它不是在處理消息時阻塞，而是在等待消息通知時被阻塞。

3. 同步阻塞形式
    其實是效率低下的，(想象一下你一邊幹別的事情一邊還須要擡頭看下載完成沒有)

4. 異步非阻塞形式
     效率更高

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