大家都知道进程教科书式的定义：进程是操作系统中运行的程序，是操作系统资源管理的最小单位。一个进程可以管理多个线程，线程相对轻量，且线程共享进程地址空间。
但是操作系统一开始是没有进程这个概念的，你有没有想过为何要有进程呢？出了什么样的问题导致进程的诞生?进程带来什么样的的好处?但同时进程出现后，还有什么问题需要线程来解决了?线程又有什么样的缺点?紧接着线程池的诞生解决该问题的同时，又暴露什么样的问题?协程的诞生解决该问题的同时还有什么问题?
从进程到线程，再到线程池，再到协程，什么场景下使用线程和线程池以及协程呢？你知道吗？
1. 批处理系统时代(无进程时代)
一开始计算机都是大型机，程序代码是机器码，直接穿孔把程序输入到纸带上面，根据纸带里的二进制数据进行逻辑运算，一个纸带输入完了，接着读取下一个纸带，只有等上一个处理运算结束之后才能排队到下一个。为了改进这种排队等候的低效率问题，就有人发明了批处理系统。批处理时代可以多个纸带一起提交，计算机会集中处理，或者多写几种可能，集中让计算机处理，总有一个结果是好的。
为了提升效率，机器码就被汇编语言替代了，从而再也不用一串串二进制数字来写代码了。但是问题也来了，当程序在运算的时候，会一直占用着CPU资源，有可能某个时间在写磁盘数据、读取网络设备数据，一直霸占着CPU会造成资源的浪费，其实CPU空闲着也是浪费，这时候完全可以把CPU的计算资源让给其他程序，直到数据读写准备就绪后再切换回来。怎么解决这个问题呢？通过什么方式来管理这些程序呢？怎么控制和管理多个程序间的计算机资源呢？
2. 进程时代
CPU做逻辑运算的每条指令是从内存中读取的，但内存的大小是有限的，很可能装不下磁盘中的整个程序，内存中只允许运行当下需要的部分程序，等运算完继续读取后面一部分程序到内存并继续进行运算。怎么控制和管理多个程序间的计算机资源呢?划分资源管理的最小单元啊：进程，也就是上面说的内存中加载指令的最小单位。有了进程，操作系统才好在内存中加载程序的执行指令，方便调度程序在有限资源情况下更有效的利用资源，提高资源利用率。道理是相通的，在有限时间有限资源的情况下识别风险控制风险，进行刚刚好的，保证更高质量的输出。
3. 线程时代
即使划分了资源管理的最小单元，但是一个进程在运行的过程中，也不可能一直占据着CPU进行逻辑运算，运行过程中很可能在进行磁盘I/O或者网络I/O，资源还是有些浪费。为了更加充分利用CPU运算资源，提高资源利用率，有人设计了线程的概念。线程最大的特点是和创建它的进程共享地址空间。
为何非要设计出线程呢？将进程再划分小一点(争取在进程空闲时划分为小的进程)，开多个进程也可以提升CPU的利用率，但是开多个进程的话，进程间通信又是个麻烦的事情，毕竟进程之间地址空间是独立的，没法像线程那样做到数据的共享，需要通过其他的手段来解决，比如管道等。
一般操作系统都会分为内核态和用户态，用户态线程之间的地址空间是隔离的，而在内核态，所有线程都共享同一内核地址空间。不管是用户线程还是内核线程，都和进程一样，均由操作系统的调度器来统一调度（至少在Linux中是这样子）。
4. 线程池时代
线程本身的数据结构需要占用内存，频繁创建和销毁线程会加大系统的压力，如果开辟太多线程，系统调度的开销会很大。线程池就是在这样的场景下提出的，常见的线程池实现方案如图，线程池可以在初始化的时候批量创建线程，然后用户后续通过队列等方式提交业务逻辑，线程池中的线程进行逻辑的消费工作，可以在操作的过程中降低线程创建和销毁的开销，但是调度的开销还是存在的。
5. 协程时代
在多核场景下，如果是I/O密集型场景，就算开多个线程来处理，也未必能提升CPU的利用率，反而会增加线程切换的开销。另外，多线程之间假如存在临界区或者共享数据，那么同步的开销也是不可忽视的。协程恰恰就是用来解决该问题的。协程是轻量级线程，在一个用户线程上可以跑多个协程，这样可以提升单核的利用率。
ps：涉及网络IO、磁盘IO的任务都是IO密集型任务，特点：CPU消耗很少，任务的大部分时间都在等待IO操作完成(因为IO的速度远远低于CPU和内存的速度)。IO密集型任务执行期间，99%的时间花在IO上，花在CPU上的时间很少，因此用运行速度极快的C语言 ，完全无法提升运行效率。对于IO密集型任务，最合适的语言是开发效率最高(代码量最少)的语言。
在实际场景下，假如CPU有N个核，就只要开N+1个线程，然后在这些线程上面跑协程就行了。
协程不像进程或线程那样可以让系统负责相关的调度工作，协程处于一个线程当中，系统是无感知的，如果需要在该线程中阻塞某个协程的话，需要手工进行调度，如图所示。
要在用户线程上实现协程是一件很难受的事情，原理类似于调度器根据条件的改变不停地调用各个协程的callback机制，但前提是大家都在一个用户线程下。要注意，一旦有一个协程阻塞，其他协程也都不能运行了。
6. 进程、线程、线程池、协程
个人认为，从无进程到提出进程是操作系统资源管理第一个重大质的飞跃；从进程到线程和线程池是第二大飞跃；从线程和线程池到协程是第三大质的飞跃。
多进程的出现是为了提升CPU的利用率，特别是I/O密集型运算，不管是多核还是单核，开多个进程必然能有效提升CPU的利用率。但进程间依然有资源利用优化空间，以及进程间通信的麻烦问题。
多线程则可以共享同一进程地址空间上的资源，能在资源的空闲时刻更好的利用，且不存在进程间通信的麻烦。但线程的创建和销毁会造成资源的浪费。
为了降低线程创建和销毁的开销，又出现了线程池的概念，在一开始就创建批量的线程。虽然减少了部分创建和销毁线程所消耗的资源，但调度的开销依然存在。
为了提升用户线程的最大利用效率，又提出了协程的概念，可以充分提高单核的CPU利用率，降低调度的开销(协程因不受操作系统资源管理的自动调度，如果需要可以手工或写代码调度)。
参考资料：陈科的《Linux内核分析及应用》1.1 线程和进程的概念
很认同作者的几句话，摘录在此处：