什么是協(xié)程 ？

最近更新比較少，內(nèi)心十分的愧疚，實在是太忙了！向各位讀者說句抱歉。

今天要講的這個東西說實話，我也是今天才知道，一個我們大多數(shù)人可能從來都沒用過的語法，哪就是傳說中的【協(xié)程 Coroutine】。

可能你會說，攜程誰不知道啊，不就是哪個用來訂機(jī)票訂酒店的軟件么，這有什么好學(xué)的！這樣的話你就錯了，此協(xié)程非彼攜程，可不要傻傻分不清楚嘍！

什么是進(jìn)程和線程

進(jìn)程是什么

直白地講，進(jìn)程就是應(yīng)用程序的啟動實例。比如我們運(yùn)行一個游戲，打開一個軟件，就是開啟了一個進(jìn)程，進(jìn)程擁有代碼和打開的文件資源、數(shù)據(jù)資源、獨(dú)立的內(nèi)存空間。

線程又是什么

線程從屬于進(jìn)程，是程序的實際執(zhí)行者。一個進(jìn)程至少包含一個主線程，也可以有更多的子線程，線程擁有自己的?？臻g。

線程具有五種狀態(tài)：



對操作系統(tǒng)來說，線程是最小的執(zhí)行單元，進(jìn)程是最小的資源管理單元。

無論進(jìn)程還是線程，都是由操作系統(tǒng)所管理的。

進(jìn)程和線程的痛點

線程之間是如何進(jìn)行協(xié)作的呢？

最經(jīng)典的例子就是生產(chǎn)者/消費(fèi)者模式：

若干個生產(chǎn)者線程向隊列中寫入數(shù)據(jù)，若干個消費(fèi)者線程從隊列中消費(fèi)數(shù)據(jù)。

什么是協(xié)程

官方定義如下：

A coroutine is a function that can suspend its execution (yield) until the
given givenYieldInstruction finishes.

用我蹩腳的英語來翻譯一下就是：

協(xié)程是一種可以暫停執(zhí)行過程的函數(shù)，它可以中斷當(dāng)前的執(zhí)行過程直到下一個 Yield 指令達(dá)成。

我的理解是可以把它當(dāng)成為類似 于CPU 在多個進(jìn)程間切換，從而達(dá)到多個進(jìn)程同時執(zhí)行的效果。協(xié)程
是一種比線程更加輕量級的存在，一個進(jìn)程可以擁有多個線程，一個線程也可以擁有多個協(xié)程。

學(xué)過計算機(jī)組成原理的都知道，當(dāng) CPU 在多個進(jìn)程間切換時，那些后臺程序就會處于這種暫停用英文的 Suspend
或許更恰當(dāng)）的狀態(tài)，所以早年的電腦即使用一個 CPU 也可以同時處理多個進(jìn)程任務(wù)，這是一種“偽多線程”的技術(shù)。


除此之外比較重要的一點是，協(xié)程不是被操作系統(tǒng)內(nèi)核所管理，而完全是由程序所控制（也就是在用戶態(tài)執(zhí)行）。這樣帶來的好處就是性能得到了很大的提升，不會像線程那樣需要上下文切換來消耗資源，因此
協(xié)程的開銷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于線程的開銷。

注意，這里要劃一個重點，協(xié)程是一種“偽多線程”，始終記得這一點，可以幫助我們來理解協(xié)程會這個概念。

協(xié)程函數(shù)的寫法

Java 語言并沒有對協(xié)程提供原生支持，所以用 Java 暫時還演示不了，但是有個開源框架基本模擬除了協(xié)程的功能，感興趣的朋友可以去看看源碼。。。

地址 ：https://github.com/kilim/kilim <https://github.com/kilim/kilim>

Go 語言根據(jù)我查詢資料來看，對于協(xié)程的支持超乎我的想象，可以說是強(qiáng)大而簡潔，輕輕松松分分鐘創(chuàng)建成百上千個協(xié)程并發(fā)執(zhí)行。
func Add(x, y int) { z := x + y fmt.Println(z) } func main() { for i:=0; i<10;
i++ { go Add(i, i) } }
如上代碼，在一個函數(shù)調(diào)用前加上 go
關(guān)鍵字，這次調(diào)用就會在一個新的協(xié)程中并發(fā)執(zhí)行。當(dāng)被調(diào)用的函數(shù)返回時，這個協(xié)程也自動結(jié)束。需要注意的是，如果這個函數(shù)有返回值，那么這個返回值會被丟棄。

Python 語言也可以通過 yield/send 的方式實現(xiàn)協(xié)程。在 python 3.5 以后，async/await 成為了更好的替代方案。
def consume(): while True: # consumer 協(xié)程等待接收數(shù)據(jù) number = yield
print("開始消費(fèi)",number) consumer = consume() # 讓初始化狀態(tài)的 consumer 協(xié)程先執(zhí)行起來，在 yield
處停止 next(consumer) for num in range(0,100) print("開始生產(chǎn)",num) # 發(fā)送數(shù)據(jù)給 consumer
協(xié)程 consumer.send(num)
其他語言的寫法我也就不寫了，畢竟不太熟，寫了怕誤人子弟?。?！

總結(jié)

根據(jù)今天查閱的資料來看，協(xié)程的應(yīng)用場景主要在于 ：I/O 密集型任務(wù)。

這一點與多線程有些類似，但協(xié)程調(diào)用是在一個線程內(nèi)進(jìn)行的，是單線程，切換的開銷小，因此效率上略高于多線程。當(dāng)程序在執(zhí)行 I/O 時操作時，CPU
是空閑的，此時可以充分利用 CPU 的時間片來處理其他任務(wù)。在單線程中，一個函數(shù)調(diào)用，一般是從函數(shù)的第一行代碼開始執(zhí)行，結(jié)束于 return
語句、異?；蛘吆瘮?shù)執(zhí)行（也可以認(rèn)為是隱式地返回了 None ）。 有了協(xié)程，我們在函數(shù)的執(zhí)行過程中，如果遇到了耗時的 I/O 操作，函數(shù)可以臨時讓出控制權(quán)，讓
CPU 執(zhí)行其他函數(shù)，等 I/O 操作執(zhí)行完畢以后再收回控制權(quán)。

簡單來講協(xié)程的好處：

* 跨平臺
* 跨體系架構(gòu)
* 無需線程上下文切換的開銷
* 無需原子操作鎖定及同步的開銷
* 方便切換控制流，簡化編程模型
* 高并發(fā)+高擴(kuò)展性+低成本：一個CPU支持上萬的協(xié)程都不是問題。所以很適合用于高并發(fā)處理。
缺點：

* 無法利用多核資源：協(xié)程的本質(zhì)是個單線程,它不能同時將 單個CPU
的多個核用上,協(xié)程需要和進(jìn)程配合才能運(yùn)行在多CPU上.當(dāng)然我們?nèi)粘Ｋ帉懙慕^大部分應(yīng)用都沒有這個必要，除非是cpu密集型應(yīng)用。
* 進(jìn)行阻塞（Blocking）操作（如IO時）會阻塞掉整個程序：這一點和事件驅(qū)動一樣，可以使用異步IO操作來解決
最后再貼個圖來總結(jié)一下，更清楚：



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