Lua Coroutine详解

协同程序与线程差不多，也就是一条执行序列，拥有自己独立的栈，局部变量和指令指针，同时又与其它协同程序共享全局变量和其它大部分东西。线程与协同程序的主要区别在于，一个具有多线程的程序可以同时运行几个线程，而协同程序却需要彼此协作地运行。就是说，一个具有多个协同程序的程序在任何时刻只能运行一个协同程序，并且正在运行的协同程序只会在其显示地挂起时，它的执行才会暂停。

一、 lua协程函数概览

方法	描述
coroutine.create()	创建coroutine，返回coroutine， 参数是一个函数，当和resume配合使用的时候就唤醒函数调用
coroutine.resume()	重启coroutine，和create配合使用
coroutine.yield()	挂起coroutine，将coroutine设置为挂起状态，这个和resume配合使用能有很多有用的效果
coroutine.status()	查看coroutine的状态.注：coroutine的状态有四种：dead，suspend，running,normal
coroutine.wrap（）	创建coroutine，返回一个函数，一旦你调用这个函数，就进入coroutine，和create功能重复
coroutine.running()	返回正在跑的coroutine，一个coroutine就是一个线程，当使用running的时候，就是返回一个corouting的线程号

二、 函数详解

1. coroutine.create(f)

创建一个主体函数为 f 的新协程。 f 必须是一个 Lua 的函数。 返回这个新协程，它是一个类型为 "thread" 的对象。不会启动该协程。

local co = coroutine.create(
    function()
        print("in coroutine")
        return "coroutine return"
    end)
print(co)
print(coroutine.resume(co))

Output:
thread: 0039B808
in coroutine
true    coroutine return

2. coroutine.resume(co, [, val1, ...])

开始或继续协程co的运行。当第一次执行一个协程时，他会从主函数处开始运行。val1,...这些值会以参数形式传入主体函数。 如果该协程被挂起，resume 会重新启动它； val1, ... 这些参数会作为挂起点的返回值。如果协程运行起来没有错误， resume 返回 true 加上传给 yield 的所有值 （当协程挂起）， 或是主体函数的所有返回值（当协程中止）。

local co = coroutine.create(
    function (input)
        print("input : "..input)
        local param1, param2 = coroutine.yield("yield")
        print("param1 is : "..param1)
        print("param2 is : "..param2)
        -- return 也会将结果返回给 resume
        return "return"
    end)

--第一次执行,将参数传给input
print(coroutine.resume(co, "function input"))
print("this is main chunk")
--第二次执行,将参数作为yield的返回值,传给param1 param2
print(coroutine.resume(co, "param1", "param2"))

Output:
input : function input
true    yield
this is main chunk
param1 is : param1
param2 is : param2
true    return

coroutine.resume 是在保护模式中运行,如果有任何错误发生, Lua 是不会显示任何错误， 而是 返回 false 加错误消息。同时,这个协程的状态会变成dead。

local co = coroutine.create(
    function()
        print("error test")
        --调用一个空值得属性
        coroutine.yield(a.a)
    end)
-- 返回结果为 false 以及错误信息
print(coroutine.resume(co))
-- 协程的状态变为 dead
print(coroutine.status(co))

Output:
error test
false   K:\lua\coroutine.lua:49: attempt to index global 'a' (a nil value)
dead

3. coroutine.yield(...)

挂起正在调用的协程的执行。 传递给 yield 的参数都会转为 resume 的额外返回值。

local co = coroutine.create(
    function ()
        coroutine.yield("yield1" ,"yield2")
    end)

print(coroutine.resume(co))

Output:
true    yield1  yield2

4. coroutine.status(co)

以字符串形式返回协程 co 的状态：

• 当协程正在运行（它就是调用 status 的那个） ，返回 "running"；
• 如果协程调用 yield 挂起或是还没有开始运行，返回 "suspended"；
• 如果协程是活动的，都并不在运行（即它正在延续其它协程），返回 "normal"；
• 如果协程运行完主体函数或因错误停止，返回 "dead"。

local co
local co2 = coroutine.create(function() print("3."..coroutine.status(co)) end)
co = coroutine.create(
    function ()
        print("2."..coroutine.status(co))
        coroutine.resume(co2)
        coroutine.yield()
    end)

print("1."..coroutine.status(co))
coroutine.resume(co)
print("4."..coroutine.status(co))
coroutine.resume(co)
print("5."..coroutine.status(co))

Output:
1.suspended
2.running
3.normal
4.suspended
5.dead

5. coroutine.running()

返回当前的协程,如果实在主线程,则返回nil

local co = coroutine.create(
    function () 
        print(coroutine.running()) 
        end)

print(coroutine.running())
coroutine.resume(co)
print(co)

Output:
nil
thread: 003FC9A0
thread: 003FC9A0

** Lua 5.3 有变动 **

6. coroutine.wrap(f)

创建一个主体函数为 f 的新协程。 f 必须是一个 Lua 的函数。 返回一个函数， 每次调用该函数都会延续该协程。 传给这个函数的参数都会作为 resume 的额外参数。 和 resume 返回相同的值， 只是没有第一个布尔量。

local wrap = coroutine.wrap(
    function (input)
        print("input : "..input)
        local param1, param2 = coroutine.yield("yield")
        print("param1 is : "..param1)
        print("param2 is : "..param2)
        -- return 也会将结果返回给 resume
        return "return"
    end)

--第一次执行,将参数传给input
print(wrap("function input"))
print("this is main chunk")
--第二次执行,将参数作为yield的返回值,传给param1 param2
print(wrap("param1", "param2"))

Output:
input : function input
yield
this is main chunk
param1 is : param1
param2 is : param2
return

coroutine.wrap不是保护模式运行,如果发生任何错误，抛出这个错误。

local wrap = coroutine.wrap(
    function()
        print("error test")
        --调用一个空值得属性
        coroutine.yield(a.a)
    end)
-- 返回结果为 false 以及错误信息
print(coroutine.resume(co))

这段代码在运行时,会抛出异常。

三、实例

摘自 《Lua 程序设计（第二版）》

-- 使用协程实现生产者消费者
function receive()
    local status, value = coroutine.resume(producer)
    return value
end

function send(x)
    coroutine.yield(x)
end

producer = coroutine.create(
    function()
        while true do
            local x = io.read()
            send(x)
        end
    end)

function consumer ()
    while true do
        local x = receive()
        io.write(x, "\n")
    end
end
consumer();