前言

之前在工作上，已經運用多線程，協程，但對於底層運行，還不到通透的地步，重新整理知識

基礎知識

Program 程式

用IDE寫好的code，沒有執行，只是一份沒啟動的檔案

Process 進程

管理資源的單位

當啟動Program之後，讀入記憶體，cpu開始運行，這份程式會在電腦取得一份資源

Thread 線程

執行工作的單位(fake)

在1個Process內，可能有1~n個Thread，最少1個n個Thread，否則就沒人來執行Process

CPU

執行工作的單位(real)

如果一次只能執行1個Thread，電腦就很難快起來，所以cpu將自己的時間切片，反覆在多個線程間切換，造成多工假象

例子:

一家早餐店Process，至少要有一個虛擬員工Thread，雖然表面上是員工，但其實老闆cpu是要親自下來執行，當老闆cpu要從虛擬員工Thread1切換到虛擬員工Thread2，虛擬員工Thread1紀錄要暫時封存，並把虛擬員工Thread2的紀錄重新讀取，才能知道剛剛工作到哪裡

Multiprocessing 多進程

同樣的程式，想要加速，使用多進程會遇到資源的浪費，且切換效率很差，實務上盡量以多線程取代多進程

好處是:資源絕對獨立，一個崩潰不會影響另一個

例子:

為了讓做三明治產線加速，而另外開一家早餐店，老闆cpu要在兩家早餐店跑來跑去，很不划算

Multithreading 多線程

在同一個Process，使用多個線程，造成的問題是資源共享，為何資源共享是問題?

好處是:會重複使用的資源可以放到共享，全域變數，靜態變數，減少開銷

壞處是:也因這樣可能造成dead lock和race condition，一個線程沒處理好，會讓整個Process停住

但只要注意好這些細節，在線程的切換上速度會比進程切換快

例子:

同一家早餐店，烤麵包機器可以共享，但原料麵包總量也會共享，虛擬員工Thread1拿了一個，也會造成虛擬員工Thread2的原料麵包總量減少

Concurrent 併發

同一時間，只有一個任務在執行，但從整體來看，多個任務被細分，輪流執行一部分，造成多任務一起處理的假象，這就是併發，單核心多線程的工作方式就是併發

MultiCPU 多核心

真正會讓速度增加，只有增加多核心，多一個老闆Cpu，才能同一時間有第二個人一起辦公，cpu的分派，是由os負責，並沒有一個cpu負責特定的Process或Thread，且2個cpu，也只能造成2個Thread同時執行，若有第3個，也會有部分併發

例子:

多一個老闆Cpu，可以真正的增加工作效率

Parallel 並行

同一時間，真正有多個任務同時執行，才能稱作並行，只有多核心cpu才能做到

CPU密集型 CPU-bound

必須靠cpu算力來決定任務速度的上限，單純的計算

I/O密集型 I/O-bound

任務常常與cpu以外的硬體溝通，造成cpu閒置，主因還是cpu與其他硬體速度巨大落差，任務速度的上限被等待回應的時間影響，例如:檔案存取，網路請求

Coroutines 協程

在1個Thread內，建立多個Coroutines來做到任務分工，協程的切換開銷，又比Thread切換更小，更適用於多任務的切換，但畢竟是在同一個Thread，所以是採用併發方式，適用於io bound，遇到io需等待，就切換到其他任務，當所有任務都處於等待時，就會一直loop，等到某個任務有回應可以繼續執行

線程的切換由cpu決定，協程的切換由使用者來決定(在遇到io時，切換Coroutines)，所以可以自己控制關鍵資源，避免同一個Thread內會遇到的共用資源競爭問題