一文彻底搞懂协程（coroutine）是什么

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作者:

@小白创作中心

一文彻底搞懂协程（coroutine）是什么

引用

来源

https://www.cnblogs.com/java-six/p/18438384

协程是一种轻量级的用户态线程，其切换时机由程序员控制。本文将从协程的基本概念出发，通过代码示例展示协程的工作原理，并详细比较协程与线程、进程之间的关系和特点。

什么是协程

总结：程序员可以控制的，类似用户级线程

我们可以简单的认为：协程就是用户态的线程，但是上下文切换的时机是靠调用方（写代码的开发人员）自身去控制的。
同时，协程和用户态线程非常接近，用户态线程之间的切换不需要陷入内核，但部分操作系统中用户态线程的切换需要内核态线程的辅助。
下面是一个简单的例子：

  
void A() {
   cout << 1 << " ";
   cout << 2 << " ";
   cout << 3 << " ";
}
 
void B() {
   cout << "x" << " ";
   cout << "y" << " ";
   cout << "z" << " ";
}
 
int main(void) {
  A();
  B();
}

在单线程中，上述函数的输出为：

  
1 2 3 x y z

如果我们用 libco 库将上面程序改造一下：

  
void A() {
   cout << 1 << " ";
   cout << 2 << " ";
   co_yield_ct();  // 切出到主协程
   cout << 3 << " ";
}
 
void B() {
   cout << "x" << " ";
   co_yield_ct();  // 切出到主协程
   cout << "y" << " ";
   cout << "z" << " ";
}
 
int main(void) {
  ...  // 主协程
  co_resume(A);  // 启动协程 A
  co_resume(B);  // 启动协程 B
  co_resume(A);  // 从协程 A 切出处继续执行
  co_resume(B);  // 从协程 B 切出处继续执行
}

同样在单线程中，改造后的程序输出如下：

  
1 2 x 3 y z

可以看出，切出操作是由 co_yield_ct() 函数实现的，而协程的启动和恢复是由 co_resume 实现的。函数 A() 和 B() 并不是一个执行完才执行另一个，而是产生了 “交叉执行“ 的效果，这就是通过协程实现的！
线程挺好的，我们为什么需要协程呢？
因为有些时候我们在执行一些操作（尤其是IO操作）时，不希望去做“创建一个新的线程”这种重量级的操作来异步处理。而是希望：在当前线程执行中，暂时切换到其他任务中执行，同时在IO真正准备好了之后，再切换回来继续执行！
相比于多开一个线程来操作，使用协程的好处：

减少了线程的重复高频创建；

尽量避免线程的阻塞；

提升代码的可维护与可理解性（毕竟不需要考虑多线程那一套东西了）；
同时，下面是一些协程的特点：

协程可以主动让出 CPU 时间片；（注意：不是当前线程让出 CPU 时间片，而是线程内的某个协程让出时间片供同线程内其他协程运行；）

协程可以恢复 CPU 上下文；当另一个协程继续执行时，其需要恢复 CPU 上下文环境；

协程有个管理者，管理者可以选择一个协程来运行，其他协程要么阻塞，要么ready，或者died；

运行中的协程将占有当前线程的所有计算资源；

协程天生有栈属性，而且是 lock free；

协程、线程和进程之间的关系

协程、线程、进程之间的关系和比较

特性进程线程协程
执行单位独立的执行单元进程内的执行单元线程内的执行单元
内存空间独立内存空间共享进程内存空间共享线程内存空间
切换开销高较低最低
通信方式 IPC（进程间通信）共享内存共享内存、共享状态
调度方式由操作系统内核调度由操作系统内核调度由用户程序自行调度
并发/并行性并发和并行并发和并行并发（单线程），多线程可并行
应用场景独立程序、服务器进程等多任务处理、并发编程 IO 密集型任务、异步编程