深入浅出协程（Coroutine）

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目录：

1、协程是什么

2、协程新思路

3、协程与GreenThread

4、协和调度器实现策略

 

1、协程是什么？

（1）线程

每一个线程都代表一个执行序列。当我们在程序中创建多线程的时候，看起来，同一时刻多个线程是同时执行的，不过实质上多个线程是并发的，因为只有一个CPU，所以实质上同一个时刻只有一个线程在执行。在一个时间片内执行哪个线程是不确定的，我们可以控制线程的优先级，不过真正的线程调度由CPU的调度决定。

（2）协程

协程跟线程都代表一个执行序列。不同的是，协程把线程中不确定的地方尽可能的去掉，执行序列间的切换不再由CPU隐藏的进行，而是由程序显式的进行。

所以，使用协程实现并发，需要多个协程彼此协作。

通俗易懂的回答：让原来要使用异步+回调方式写的非人类代码,可以用看似同步的方式写出来...

 

2、协程新思路

如果线程是一直处于运行状态，我们只需设置和CPU核数相等的线程数即可，这样就可以最大化的利用CPU，并且降低切换成本以及内存使用。要做到这点一般有两种方案：

1。异步回调方案：典型如NodeJS,遇到阻塞的情况，比如网络调用，则注册一个回调方法（其实还包括了一些上下文数据对象）给IO调度器（Linux下是Libev），当前线程就被释放了，去干别的事情了。等数据准备好，调度器会交结果传递给回调方法然后执行，执行其实不在原来发起的线程里了，但对用户来说无感知，但这种方式的问题就是容易遇到callback hell，因为所有的阻塞操作都必须异步，否则系统就卡死了。还有就是异步的方式有点违反人类思维习惯，人类还是习惯同步的方式。

2。GreenThread/Coroutine/Fiber方案 这种方案其实和上面的方案本质上区别不大，关键在于回调上下文的保存以及执行机制。为了解决回调方法带来的难题，这种方案的思路是写代码的时候还是按顺序写，但遇到 IO 等阻塞调用时，将当前的代码片段暂停，保存上下文，让出当前线程。等 IO 事件回来，然后再找个线程让当前代码片段恢复上下文继续执行，写代码的时候感觉好像是同步的，仿佛在同一个线程完成的，但实际上系统可能切换了线程，但对程序无感。

 

3、协程与GreenThread

什么是GreenThread？ 

用户空间 首先是在用户空间，避免内核态和用户态的切换导致的成本。

由语言或者框架层调度

更小的栈空间允许创建大量实例（百万级别）

Goroutine与之区别是什么？

Goroutine 其实就是前面 GreenThread 系列解决方案的一种演进和实现。

首先，它内置了 Coroutine 机制。因为要用户态的调度，必须有可以让代码片段可以暂停/继续的机制。

其次，它内置了一个调度器，实现了 Coroutine 的多线程并行调度，同时通过对网络等库的封装，对用户屏蔽了调度细节。

最后，提供了 Channel 机制，用于 Goroutine 之间通信，实现 CSP 并发模型（Communicating Sequential Processes）。因为 Go 的 Channel 是通过语法关键词提供的，对用户屏蔽了许多细节。其实 Go 的 Channel 和 Java 中的 SynchronousQueue 是一样的机制，如果有 buffer 其实就是 ArrayBlockQueue。

 

4、Goroutine调度器实现策略

系统启动时，会启动一个独立的后台线程（不在 Goroutine 的调度线程池里），启动 netpoll 的轮询。当有 Goroutine 发起网络请求时，网络库会将 fd（文件描述符）和 pollDesc（用于描述 netpoll 的结构体，包含因为读 / 写这个 fd 而阻塞的 Goroutine）关联起来，然后调用 runtime.gopark 方法，挂起当前的 Goroutine。当后台的 netpoll 轮询获取到 epoll（Linux 环境下）的 event，会将 event 中的 pollDesc 取出来，找到关联的阻塞 Goroutine，并进行恢复。

 

参考资料：

并发之痛 Thread，Goroutine，Actor

http://toutiao.com/i6257295282237604354/