协程

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协程,又称微线程,纤程,是一种程序组件,一个轻量级的线程。单核CPU中系统会将CPU划分为时间片,调度不同线程进行运行,给用户造成所有程序在同时运行的错觉;在多核CPU中每个线程可能由不同的CPU来执行。但是协程单核CPU和多核CPU中都和单核CPU中线程一样。

协程的概念很早就提出来了,但直到最近几年才在某些语言(如Lua)中得到广泛应用。

子程序,或者称为函数,在所有语言中都是层级调用,比如A调用B,B在执行过程中又调用了C,C执行完毕返回,B执行完毕返回,最后是A执行完毕。所以子程序调用是通过栈实现的一个线程就是执行一个子程序

子程序调用总是一个入口,一次返回,调用顺序是明确的而协程的调用和子程序不同。

协程看上去也是子程序但执行过程中,在子程序内部可中断然后转而执行别的子程序在适当的时候再返回来接着执行

注意,在一个子程序中中断,去执行其他子程序,不是函数调用,有点类似CPU的中断。比如子程序A、B:

def A():
    print('1')
    print('2')
    print('3')

def B():
    print('x')
    print('y')
    print('z')

假设由协程执行,在执行A的过程中,可以随时中断,去执行B,B也可能在执行过程中中断再去执行A,结果可能是:

1
2
x
y
3
z

但是在A中是没有调用B的,所以协程的调用比函数调用理解起来要难一些。看起来A、B的执行有点像多线程但协程的特点在于是一个线程执行那和多线程比,协程有何优势? 协程的执行效率极高。

  • 子程序切换不是线程切换而是由程序自身控制,因此,没有线程切换的开销,和多线程比,线程数量越多,协程的性能优势就越明显。

  • 不需要多线程的锁机制,因为只有一个线程,也不存在同时写变量冲突,在协程中控制共享资源不加锁只需要判断状态就好了,所以执行效率比多线程高很多。

因为协程是一个线程执行,那怎么利用多核CPU呢?最简单的方法是多进程+协程,既充分利用多核,又充分发挥协程的高效率,可获得极高的性能。

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