python多线程的缺点

python的多线程的问题：GIL导致PYTHON 无法使用到计算机的多核，仅能使用单核

JAVA传统的多线程主要解决的问题：
1、运行于多核CPU上，各线程可分布于CPU的各个核心，让程序真正的并发
2、因为外设（IO外设）的速度不匹配，导致线程阻塞。所以需要多线程切换来让阻塞的线程让出CPU，让其它线程运行。

python线程被人诟病的主要原因：
由于python设计之初，没预料到多核cpu能够得到现在的发展，只考虑到了单核cpu。为了更好的实现多线程之间数据完整性与状态同步，于是设计出了一个全局解析器锁（GIL, global interpreter lock)。
GIL确保Python进程一次运行一个线程(其它线程处于等待I/O或者睡眠状态)，无论当前cpu有多少核心。这就意味着Python虽然可以实现多线程，但是在任意时间点仅有一个核心在执行Python指令（即线程无法并行运算)，无法发挥现代多核cpu的性能。
CPython解析只允许拥有GIL才能运行程序。
理解GIL的弊端
write代表互斥锁，作用是防止多个线程一起修改某一共享数据data导致错误
1）Th1和Th2的下一步都要希望对data进行修改；
2） Th1在某一时刻同时拿到了GIL与write，准备对data进行修改；
3） Th1在准备修改前，发生了I/O请求，所以需要让出GIL（如果由于I/O请求让出GIL，该线程不参与GIL的竞争，如果由于持有时间到达上限，可参与竞争），但是write依旧才Th1手上；
4） Th2获得了GIL，但是由于缺少write也无法对data进行修改，达到持有GIL时间上限后，让出GIL，并参与竞争；
5） Th1的I/O完成后，参与GIL竞争（由于Th1持有write，所以无论Th2获得多少次GIL都无法对data进行修改，而持有GIL等待write的时间将会被浪费）；
6）直到Th1获得GIL后，由于Th1拥有GIL、write，所以对data进行修改，然后释放write，进行下一步操作，直到GIL持有时间达到上限或者进程结束，释放GIL（不持有GIL无法运行）；
7） Th2获得Th1释放的write，等待GIL，获得后，修改data，直到GIL持有时间达到上限或者进程结束，释放GIL（不持有GIL无法运行）；加粗样式

进程，线程和协程

进程拥有自己独立的堆和栈，既不共享堆，亦不共享栈，进程由操作系统调度。

线程拥有自己独立的栈和共享的堆，共享堆，不共享栈，线程亦由操作系统调度(标准线程是的)。

协程和线程一样共享堆，不共享栈，协程由程序员在协程的代码里显示调度。
协程和线程的区别是：协程避免了无意义的调度，由此可以提高性能，但也因此，程序员必须自己承担调度的责任，同时，协程也失去了标准线程使用多CPU的能力。

进程，协程的上下文切换

cpu保存上一次的任务状态，加载下一个任务这个过程为一次上下文切换
协程
协程的切换其实就是cpu 寄存器内容特别是%rip 和 %rsp 的写入和恢复，因为cpu 的寄存器决定了程序从哪里执行（%rip) 和使用哪个地址作为堆栈（%rsp）

现有协程库，是怎么去实现context切换的呢，目前主要有以下几种方式：
使用ucontext系列接口，例如：libtask
使用setjmp/longjmp接口，例如：libmill
使用boost.context，纯汇编实现，内部实现机制跟ucontext完全不同，效率非常高，后面会细讲，tbox最后也是基于此实现
使用windows的GetThreadContext/SetThreadContext接口
使用windows的CreateFiber/ConvertThreadToFiber/SwitchToFiber接口
线程
线程上下文切换的原因
　　1.正常时间片完了之后的正常调度。
　　2.执行任务时遇到IO阻塞，挂起当前线程加载下一个线程。
　　3.多个任务抢占锁资源，当前任务没有抢到锁资源，被调度器挂起，继续下一任务。
　　4.用户代码挂起当前任务，让出CPU时间。
　　
　　减少上下文切换
　　1.无锁编程：
　　2.CAS：原子类就是啦。
　　3.协程：单线程里面实现调度多任务。

线程和进程的实现方式

线程
Java多线程实现的方式有四种
1.继承Thread类，重写run方法
2.实现Runnable接口，重写run方法，实现Runnable接口的实现类的实例对象作为Thread构造函数的target
3.通过Callable和FutureTask创建线程
4.通过线程池创建线程

前面两种可以归结为一类：无返回值，原因很简单，通过重写run方法，run方式的返回值是void，所以没有办法返回结果
后面两种可以归结成一类：有返回值，通过Callable接口，就要实现call方法，这个方法的返回值是Object，所以返回的结果可以放在Object对象中
进程的通信方式
1-1、无名管道（pipe）;
1-2、有名管道（fifo）；
1-3、信号（signal）；
2-1、共享内存（share memory）；
2-2、消息队列（message queue）；
2-3、信号灯集（semaphore set）；
以上6种进程间通信方式是用在本地一台计算机的不同进程间通信，而 Socket和Streams支持不同主机上的两个进程IPC, 即可用于本地一台计算机的不同进程间通信，但更多的是用于不同主机通过网络来通信。
3、套接字（socket）

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