【深入Lua】理解Lua中最强大的特性-coroutine（协程）

点击进入我的新博客

coroutine基础

Lua所支持的协程全称被称作协同式多线程（collaborative multithreading）。Lua为每个coroutine提供一个独立的运行线路。然而和多线程不同的地方就是，coroutine只有在显式调用yield函数后才被挂起，同一时间内只有一个协程正在运行。

Lua将它的协程函数都放进了coroutine这个表里，其中主要的函数如下

摘取一段云风的代码来详尽解释协程的工作机制，在这段代码中，展示了main thread和协程co之间的交互：

function foo(a)
    print("foo", a)
    return coroutine.yield(2 * a)
end

co = coroutine.create(function ( a, b )
    print("co-body", a, b)
    local r = foo(a + 1)
    print("co-body", r)
    local r, s = coroutine.yield(a + b, a - b)
    print("co-body", r, s)
    return b, "end"
end)

print("main", coroutine.resume(co, 1, 10))
print("main", coroutine.resume(co, "r"))
print("main", coroutine.resume(co, "x", "y"))
print("main", coroutine.resume(co, "x", "y"))

下面是运行结果

co-body 1 10
foo 2
main true 4
co-body r
main true 11, -9
co-body x y
main false 10 end
main false cannot resume dead coroutine

coroutine和subroutine(子例程)的比较

子例程的起始处是唯一的入口点，一旦return就完成了子程序的执行，子程序的一个实例只会运行一次。

但是协程不一样，协程可以使用yield来切换到其他协程，然后再通过resume方法重入（reenter）到上次调用yield的地方，并且把resume的参数当成返回值传给了要重入（reenter）的协程。但是coroutine的状态都没有被改变，就像一个可以多次返回的subroutine，

协程的精妙之处就在于协作这一概念，下面我们用生产者和消费者问题来演示一下协程的基本应用。注意：下面的伪码是用Lua的思想写的

var q = queue()

生产者的伪码

loop
    while q is not full
        create product
        add the items to q
    resume to consumer

消费者的伪码

loop
    while q is not empty
        consume product
        remove the items from q
    yield

coroutine的和callback的比较

coroutine经常被用来和callback进行比较，因为通常来说，coroutine和callback可以实现相同的功能，即异步通信，比如说下面的这个例子：

bob.walkto(jane)
bob.say("hello")
jane.say("hello")

看起来好像是对的，但实际上由于这几个动作walkto，say都是需要一定时间才能做完的，所以这段程序如果这样写的话，就会导致bob一边走一边对jane说hello，然后在同时jane也对bob说hello，导致整个流程十分混乱。

如果使用回调来实现的话，代码示例如下：

bob.walto(function (  )
    bob.say(function (  )
        jane.say("hello")
    end,"hello")
end, jane)

即walto函数回调say函数，say函数再回调下一个say函数，这样回调看起来十分混乱，让人无法一下看出这段代码的意义.

如果用coroutine的话，可以使用如下写法：

co = coroutine.create(function (  )
    local current = coroutine.running
    bob.walto(function (  )
        coroutine.resume(current)
    end, jane)
    coroutine.yield()
    bob.say(function (  )
        coroutine.resume(current)
    end, "hello")
    coroutine.yield()
    jane.say("hello"）
end)

coroutine.resume(co)

在上述代码中，一旦一个异步函数被调用，协程就会使用coroutine.yield()方法将该协程暂时悬挂起来，在相应的回调函数中加上coroutine.resume(current),使其返回目前正在执行的协程中。

但是，上述代码中有许多重复的地方，所以可以通过将封装的方式将重复代码封装起来

function runAsyncFunc( func, ... )
    local current = coroutine.running
    func(function (  )
        coroutine.resume(current)
    end, ...)
    coroutine.yield()
end

coroutine.create(function (  )
    runAsyncFunc(bob.walkto, jane)
    runAsyncFunc(bob.say, "hello")
    jane.say("hello")
end)

coroutine.resume(co)

这样就不需要改变从前的所有回调函数，即可通过携程的方式解决异步调用的问题，使得代码的结构非常清晰。