1. 内核态和用户态的转换
- 进程：每次进程切换都涉及内核态和用户态的转换，因为进程的上下文切换需要由操作系统内核来完成，包括切换页表、内核栈等。
- 线程：线程切换时，如果线程属于不同的进程，同样涉及内核态和用户态的转换。如果线程属于同一进程，内核态转换的开销相对较小，但仍需在内核中完成上下文切换。
- 协程：协程是完全在用户态实现的，不需要内核态和用户态的转换，协程的调度和切换由应用程序代码管理，极大地减少了上下文切换的开销。
2. 调度
- 进程：由操作系统内核调度，每个进程有独立的地址空间，调度时涉及到复杂的资源管理（如内存页表切换）。
- 线程：同样由操作系统内核调度，线程共享进程的地址空间，但仍需操作系统进行调度和上下文切换。
- 协程：协程调度在用户态由程序员控制，调度灵活且开销极低，但需手动管理和避免阻塞操作。
3. 资源隔离
- 进程：进程之间有独立的内存地址空间、文件描述符等资源，彼此完全隔离，适合需要强隔离的任务。
- 线程：同一进程内的线程共享地址空间、全局变量和文件描述符，因此线程之间资源隔离较弱，容易出现数据竞争。
- 协程：协程共享同一线程的所有资源，同一线程内的协程没有隔离，但因为协程在用户态中切换，通常不会与其他协程并发执行。
4. 创建和销毁开销
- 进程：创建和销毁进程的开销很大，因为操作系统需要为每个进程分配独立的资源（如内存空间、文件描述符等）。
- 线程：线程的创建和销毁开销相对进程较小，但仍需操作系统分配资源并管理线程的状态。
- 协程：协程的创建和销毁开销极小，通常仅涉及函数调用和栈空间分配，极为轻量化。
5. 上下文切换开销
- 进程：上下文切换开销最大，因为需要保存和恢复完整的进程状态，包括内存页表、寄存器、程序计数器等。
- 线程：上下文切换开销比进程小，但仍需保存和恢复寄存器、程序计数器等状态信息。如果线程在同一进程内，开销较进程小，但仍需内核态切换。
- 协程：上下文切换开销最小，只需在用户态保存和恢复函数调用栈、程序计数器等少量状态信息，不涉及内核态切换。
6. 并发与并行
- 进程：支持真正的并行运行，多个进程可以在多核 CPU 上同时执行。
- 线程：同样支持真正的并行，多个线程可以在多核 CPU 上并行执行，但共享进程资源，可能引发竞争条件。
- 协程：协程本质上是并发的，而非并行。因为协程在单个线程内运行，因此无法利用多核 CPU 的并行能力。
7. 适用场景
- 进程：
- 适合需要强隔离、独立资源管理的任务。
- 适用于多进程服务器、独立任务执行。
- 线程：
- 适合需要共享资源且需要并行执行的场景。
- 适用于多线程服务器、并发处理任务。
- 协程：
- 适合高并发 I/O 密集型任务，尤其是在需要大量短时间任务或事件驱动编程时。
- 适用于异步任务处理、轻量级并发场景。
8. 代码复杂性
- 进程：编写多进程程序较为复杂，特别是在进程间通信（IPC）时需要考虑复杂的机制。
- 线程：多线程程序编写较复杂，需处理同步和互斥，防止数据竞争。
- 协程：协程编写相对简单，特别是在异步框架中，代码结构更加清晰，但需要注意手动调度和避免阻塞操作。
9. 异常处理
- 进程：进程间互不影响，一个进程异常崩溃不会影响其他进程。
- 线程：同一进程内的一个线程崩溃，可能会导致整个进程崩溃。
- 协程：协程的异常处理由程序员控制，一个协程的异常不会直接影响同一线程内的其他协程。
10. 安全性
- 进程：由于进程之间资源隔离，安全性最高，不同进程之间很难直接影响彼此的执行。
- 线程：线程共享进程的资源，安全性较低，需谨慎处理同步问题，否则容易产生死锁或数据竞争。
- 协程：协程在单一线程内执行，不涉及多线程同步问题，但需谨慎处理共享资源。
总结
- 进程：适用于需要隔离、独立资源管理的任务，开销较大，安全性高，适合并行处理任务。
- 线程：适用于需要共享资源且需要并行执行的场景，开销适中，但需处理同步问题。
- 协程：适用于轻量级、高并发的 I/O 密集型任务，开销最小，但只能实现并发，无法真正并行。