进程与线程、同步与异步、阻塞与非阻塞、并发与并行

进程(Process) 与 线程(Thread)

• 进程(Process)：

进程是Windows系统中的一个基本概念，它包含着一个运行程序所须要的资源。一个正在运行的应用程序在操做系统中被视为一个进程， 进程能够包括一个或多个线程。 线程是操做系统分配处理器时间的基本单元，在进程中能够有多个线程同时执行代码。进程之间是相对独立的，一个进程没法访问另外一个进程的数据（除非利用分布式计算方式），一个进程运行的失败也不会影响其余进程的运行，Windows系统就是利用进程把工做划分为多个独立的区域的。进程能够理解为一个程序的基本边界。是应用程序的一个运行例程，是应用程序的一次动态执行过程

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• 线程(Thread)：

线程是进程中的基本执行单元，是操做系统分配CPU时间的基本单位， 一个进程能够包含若干个线程， 在进程入口执行的第一个线程被视为这个进程的主线程。在.NET应用程序中，都是以Main()方法做为入口的，当调用此方法时系统就会自动建立一个主线程。线程主要是由CPU寄存器、调用栈和线程本地存储器组成的。CPU寄存器主要记录当前所执行线程的状态，调用栈主要用于维护线程所调用到的内存与数据，TLS主要用于存放线程的状态信息。

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• 进程(Process)与线程(Thread)的区别：

  • 进程和线程的主要差异在于它们是不一样的操做系统资源管理方式。
  • 进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不一样执行路径。
  • 线程有本身的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，因此多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。
  • 对于一些要求同时进行而且又要共享某些变量的并发操做，只能用线程，不能用进程。
  • 一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.
  • 线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。
  • 进程在执行过程当中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提升了程序的运行效率。
  • 线程在执行过程当中与进程仍是有区别的。每一个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。可是线程不可以独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。
  • 从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分能够同时执行。但操做系统并无将多个线程看作多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。

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同步(Sync) 和 异步(Async)

• 同步(Sync)：

同步，就是发出一个功能调用时，在没有获得结果以前，该调用就不返回或继续执行后续操做。简单来讲，同步就是必须一件一件事作，等前一件作完了才能作下一件事。

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• 异步(Async)：

异步与同步相对，当一个异步过程调用发出后，调用者在没有获得结果以前，就能够继续执行后续操做。当这个调用完成后，通常经过状态、通知和回调来通知调用者。对于异步调用，调用的返回并不受调用者控制。
通知调用者的三种方式：

1. 状态：
     即监听被调用者的状态（轮询），调用者须要每隔必定时间检查一次，效率会很低。
2. 通知：
     当被调用者执行完成后，发出通知告知调用者，无需消耗太多性能。
3. 回调：
     与通知相似，当被调用者执行完成后，会调用调用者提供的回调函数。

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• 同步(Sync)与异步(Async)的区别：  

简单的说，就是请求发出后，是否须要等待结果，才能继续执行其余操做。

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阻塞与非阻塞

• 阻塞和非阻塞这两个概念与程序（线程）等待消息通知(无所谓同步或者异步)时的状态有关。也就是说阻塞与非阻塞主要是程序（线程）等待消息通知时的状态角度来讲的。
• 阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态。
• 阻塞调用是指调用结果返回以前，当前线程会被挂起。调用线程只有在获得结果以后才会返回。
• 非阻塞调用指在不能马上获得结果以前，该调用不会阻塞当前线程。

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并发 与 并行

• 并发： 在操做系统中，是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间，且这几个程序都是在同一个处理机上运行，但任一个时刻点上只有一个程序在处理机上运行。当有多个线程在操做时,若是系统只有一个CPU,则它根本不可能真正同时进行一个以上的线程，它只能把CPU运行时间划分红若干个时间段,再将时间 段分配给各个线程执行，在一个时间段的线程代码运行时，其它线程处于挂起状。.这种方式咱们称之为并发(Concurrent)。

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• 并行： 当系统有一个以上CPU时,则线程的操做有可能非并发。当一个CPU执行一个线程时，另外一个CPU能够执行另外一个线程，两个线程互不抢占CPU资源，能够同时进行，这种方式咱们称之为并行(Parallel)。

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• 并发 与 并行的区别：

  • 并发的关键是你有处理多个任务的能力, 不必定要同时进行。
  • 并行的关键是你有 同时 处理多个任务的能力。

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理解 同步阻塞、同步非阻塞、异步阻塞、异步非阻塞

• 同步/异步关注的是消息通知的机制，而阻塞/非阻塞关注的是程序（线程）等待消息通知时的状态。

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以小倩下载文件打个比方，从这两个关注点来讲明这两组概念，但愿可以更好的促进你们的理解。

同步阻塞： 小倩一直盯着下载进度条，到 100% 的时候就完成。
同步体如今： 等待下载完成通知；
阻塞体如今： 等待下载完成通知过程当中，不能作其余任务处理；

同步非阻塞： 小倩提交下载任务后就去干别的，每过一段时间就去瞄一眼进度条，看到 100% 就完成。
同步体如今： 等待下载完成通知，可是要必须在；
非阻塞体如今： 等待下载完成通知过程当中，去干别的任务了，只是时不时会瞄一眼进度条；【小倩必需要在两个任务间切换，关注下载进度】

异步阻塞： 小倩换了个有下载完成通知功能的软件，下载完成就“叮”一声。不太小倩仍然一直等待“叮”的声音（看起来很傻，不是吗?）。
异步体如今： 下载完成“叮”一声通知；
阻塞体如今： 等待下载完成“叮”一声通知过程当中，不能作其余任务处理；

异步非阻塞： 仍然是那个会“叮”一声的下载软件，小倩提交下载任务后就去干别的，听到“叮”的一声就知道完成了。
异步体如今： 下载完成“叮”一声通知；
非阻塞体如今： 等待下载完成“叮”一声通知过程当中，去干别的任务了，只须要接收“叮”声通知便可；【软件处理下载任务，小倩处理其余任务，不需关注进度，只需接收软件“叮”声通知，便可】

也就是说，同步/异步是“下载完成消息”通知的方式（机制），而阻塞/非阻塞则是在等待“下载完成消息”通知过程当中的状态（能不能干其余任务），在不一样的场景下，同步/异步、阻塞/非阻塞的四种组合都有应用。

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因此，综上所述，同步和异步仅仅是关注的消息如何通知的机制，而阻塞与非阻塞关注的是等待消息通知时的状态。也就是说，同步的状况下，是由处理消息者本身去等待消息是否被触发，而异步的状况下是由触发机制来通知处理消息者，因此在异步机制中，处理消息者和触发机制之间就须要一个链接的桥梁：在小倩的例子中，这个桥梁就是软件“叮”的声音。

同步/异步 与 阻塞/非阻塞

1. 同步阻塞形式
     效率是最低的

2. 异步阻塞形式
     异步操做是能够被阻塞住的，只不过它不是在处理消息时阻塞，而是在等待消息通知时被阻塞。

3. 同步阻塞形式
    其实是效率低下的，(想象一下你一边干别的事情一边还须要抬头看下载完成没有)

4. 异步非阻塞形式
     效率更高

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