Go 语言中的协程（goroutine）是一种轻量级的线程实现，允许在单个操作系统线程上运行成千上万个并发任务，以提高程序的并发性和资源利用率。
进程和线程
进程（Process）
- 程序的一次执行实例，是 资源分配的最小单位
- 拥有独立的内存空间（代码段、数据段、堆、栈）
- 进程之间相互隔离，通信需要 IPC（管道、消息队列、共享内存等）
线程（Thread）
- 是 CPU 调度的最小单位
- 线程属于进程，一个进程至少包含一个线程
- 线程共享进程的资源（堆、数据段、打开的文件描述符），但有独立的栈和寄存器
用户线程（User Thread, ULT）
- 在 用户态 实现，内核对它们不可见
- 调度由用户级线程库完成（如 GNU Pthreads 的用户态实现）
- 优点：切换快，不需要内核参与
- 缺点：一旦某个线程阻塞，整个进程都阻塞（用户线程对内核不可见，一旦阻塞，内核认为整个进程阻塞）
内核线程（Kernel Thread, KLT）
- 由 操作系统内核 创建与调度
- 内核知道每个线程的存在，可以独立调度
- 优点：线程阻塞时不会影响同进程中的其他线程
- 缺点：切换需要陷入内核态，开销较大
常见线程模型
一对一模型（1:1）
- 定义：每个用户线程对应一个内核线程
- 例子：Linux 的
pthread，Windows 的线程模型
✅ 优势：
- 阻塞粒度小，一个线程阻塞不会影响其他线程
- 可充分利用多核 CPU，实现真正的并行
❌ 劣势：
- 内核线程开销大，线程数量有限（创建/销毁需要系统调用）
- 内核调度开销比用户态大
多对多模型（M:N）
- 定义：n 个用户线程映射到 m 个内核线程（n > m）
- 例子：Go 的 goroutine 模型，Java 早期的绿色线程
✅ 优势：
- 可以支持海量用户线程（轻量级）
- 遇到阻塞时，可以切换到其他内核线程继续执行
- 结合了用户态调度（快）+ 内核态调度（安全）
❌ 劣势：
- 实现复杂，需要运行时（runtime）或库的支持
- 调度策略可能不如内核调度精确
协程
协程可以理解为用户态的轻量级线程。它和普通的线程相比：
创建和切换的开销要小得多，因为它完全由用户态的运行时系统（runtime）来管理，不需要每次切换都陷入内核。
协程本身不直接对应内核线程，而是运行在进程分配到的内核线程之上。
之所以需要协程，是因为传统的线程模型（无论是一对一还是多对多）在面对大规模并发时都会遇到严重的开销问题。
线程数量一旦过大，就会导致内存占用增加（栈空间消耗）、线程上下文切换成本变高，以及操作系统调度器负担过重。这使得在高并发的场景下，线程模型难以支撑。
Java 早期也有类似协程的实现，即所谓的绿色线程（Green Thread）。绿色线程是一种多对多的模型，多个用户线程映射到较少数量的内核线程，由虚拟机在用户态调度。
但绿色线程遇到的根本问题在于阻塞调用。由于内核并不知道绿色线程的存在，当其中一个绿色线程执行阻塞 IO 时，对应的整个内核线程都会被挂起，从而导致所有映射到这个内核线程的绿色线程都无法执行。这就是为什么绿色线程在遇到大量 IO 阻塞场景时表现很差，最终在现代 JVM 中被放弃的原因。
解决这个问题的关键在于让阻塞操作不再真正阻塞内核线程。换句话说，阻塞调用需要转化为非阻塞 IO，加上事件驱动机制来管理。当协程遇到一个 IO 请求时，运行时会把它挂起并让出执行权，底层通过 epoll/kqueue 之类的多路复用接口等待事件完成。一旦内核通知 IO 就绪，运行时再恢复协程的执行。这就避免了“一个协程阻塞拖垮整个线程”的问题。
阻塞调用可以理解为，用户态线程发起systemcall后，会一直等待内核的响应。这时候，内核调度器就会认为这个线程完全阻塞了，所以会将该线程对应的内核线程放入等待队列，浪费了一个线程。CPU被用于运行其他线程。
非阻塞调用的思路不同。当用户态线程发起 system call 时，调用会立刻返回，而不会等待内核把结果准备好。返回时可能会给出一个状态值，比如“资源暂时不可用”，调用方需要自行决定下一步做什么。这样，线程就不会白白阻塞住，可以立马切换任务，即对应的内核线程被释放去干其他的活。与此同时，可以通过轮询或事件通知机制，来获知这个 IO 何时真正完成。
其实所谓“阻塞”，严格来说是针对 线程 而不是 CPU 的。当一个线程发起阻塞操作（比如阻塞式 IO）时，这个线程就会被内核挂起，无法继续执行代码。CPU 本身并不会停下来，它仍然可以调度其他线程运行。但在高并发场景下，如果大多数线程都因为等待 IO 而阻塞，那么可运行的线程就很少，CPU 就无法充分利用，导致整体性能下降。
协程的解决思路正是针对这一点。协程在用户态实现轻量级调度，当一个协程遇到阻塞操作时，runtime 会把它挂起，同时把底层的内核线程释放去运行其他可运行的协程。这样，即便有大量协程在等待 IO，也不会占用内核线程，从而保持 CPU 的高利用率。换句话说，协程让阻塞操作不再“绑死”线程，从而提升并发能力和资源利用效率。
Go 的协程（goroutine）就是这种机制的高效实现。Go runtime 在用户态维护了一个调度器，负责把海量的 goroutine 映射到有限的内核线程上执行。它使用 M:N 模型，即 M 个内核线程运行 N 个 goroutine。当 goroutine 发起阻塞操作时，runtime 并不会让内核线程真的阻塞，而是通过非阻塞 IO 和网络轮询器来把这个 goroutine 挂起，调度器立即把这个内核线程分配给其他 goroutine 使用。这样，内核线程几乎不会被无谓地浪费，CPU 资源能够被最大化利用。同时，goroutine 本身占用内存极小（初始栈空间只有几 KB，且能动态扩展），因此 Go 可以轻松支持成千上万甚至百万级的并发。