协程初探

文章出处：http://blog.csdn.net/lanphaday/archive/2010/03/19/5397038.aspx

 

    协程，又称微线程和纤程等，据说源于 Simula 和 Modula-2 语言（我没有深究，有错请指正），现代编程语言基本上都有支持，比方 Lua、ruby 和最新的 Google Go，当然也还有近期非常让我惊艳的 falcon。协程是用户空间线程，操作系统对其存在一无所知，所以须要用户自己去做调度，用来运行协作式多任务非常合适。其有用协程来做的东西，用线程或进程通常也是一样能够做的，但往往多了很多加锁和通信的操作。

 

以下是生产者消费者模型的基于抢占式多线程编程实现（伪代码）：
// 队列容器 var q := new queue // 消费者线程 loop lock(q) get item from q unlock(q) if item use this item else sleep // 生产者线程 loop create some new items lock(q) add the items to q unlock(q)

由以上代码能够看到线程实现至少有两点硬伤：

1、对队列的操作须要有显式/隐式（使用线程安全的队列）的加锁操作。

2、消费者线程还要通过 sleep 把 CPU 资源适时地“谦让”给生产者线程使用，当中的适时是多久，基本上仅仅能静态地使用经验值，效果往往不由人意。

而使用协程能够比較好的解决问题，以下来看一下基于协程的生产者消费者模型实现（伪代码）：// 队列容器 var q := new queue // 生产者协程 loop while q is not full create some new items add the items to q yield to consume // 消费者协程 loop while q is not empty remove some items from q use the items yield to produce

    可以从以上代码看到之前的加锁和谦让 CPU 的硬伤不复存在，但也损失了利用多核 CPU 的能力。所以选择线程还是协程，就要看应用场合了。以下简单谈一下协程常见的用武之地，当中之中的一个是状态机，可以产生更高可读性的代码；还有就是并行的角色模型，这在游戏开发中比較常见；以及产生器，有助于对输入/输出和数据结构的通用遍历。

    协程尽管如此之好，看是非常长时间以来，由于受到基于堆栈的子例程实现的限制，并没有多少语言在事实上语言或库中支持协程，所以线程作为一个替代者（当然，线程也有其超越协程之处）被广泛接受了。可是在今天，非常多语言都内建了协程的支持，甚至是 C/C++ 语言。MS Windows 2000 以后的版本号，都支持所谓的 Fiber，即纤程，事实上就是协程的别称；在开源平台，POSIX 标准也定义了协程相关的标准，GNU Portable Threads 实现了跨平台的用户空间线程，即协程的还有一种别称。在这百花齐放的时节，正是我们好好学习和利用它的时机。