對協程的一點理解

什麼是協程

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

也就是說，協程是一個函數，能夠被掛起和被恢復。

協程不是被操做系統內核所管理，而徹底是由程序所控制（也就是在用戶態執行）。這樣帶來的好處就是性能獲得了很大的提高，不會像線程那樣須要上下文切換來消耗資源，所以協程的開銷遠遠小於線程的開銷。

子程序

子程序，就是函數，在全部語言中都是層級調用，好比A調用B，B在執行過程當中又調用了C，C執行完畢返回，B執行完畢返回，最後是A執行完畢。

協程看上去也是子程序，但執行過程當中，在子程序內部可中斷，而後轉而執行別的子程序，在適當的時候再返回來接着執行。

注意，在一個子程序中中斷，去執行其餘子程序，不是函數調用，有點相似CPU的中斷。好比子程序A、B：

def A():
    print '1'
    print '2'
    print '3'

def B():
    print 'x'
    print 'y'
    print 'z'

假設由協程執行，在執行A的過程當中，能夠隨時中斷，去執行B，B也可能在執行過程當中中斷再去執行A，結果多是：

1
2
x
y
3
z

可是在A中是沒有調用B的，因此協程的調用比函數調用理解起來要難一些。

看起來A、B的執行有點像多線程，但協程的特色在因而一個線程執行，那

和多線程比，協程有何優點？

1. 切換開銷小，執行效率高

由於子程序切換不是線程切換，而是由程序自身控制

2. 不須要多線程的鎖機制

由於只有一個線程，也不存在同時寫變量衝突，在協程中控制共享資源不加鎖，只須要判斷狀態就行了

子程序與協程的差別：

協程能夠經過yield（取其「讓步」之義而非「出產」）來調用其它協程，接下來的每次協程被調用時，從協程上次yield返回的位置接着執行，經過yield方式轉移執行權的協程之間不是調用者與被調用者的關係，而是彼此對稱、平等的

1. 子程序能夠調用其餘子程序，調用者等待被調用者結束後繼續執行，故而子程序的生命期遵循後進先出，即最後一個被調用的子例程最早結束返回。協程的生命期徹底由對它們的使用須要來決定。（也就是想怎麼跳就怎麼跳，不須要遵循函數調用那套規則）

2. 子程序的起始處是唯一的入口點，而協程能夠有多個入口點，協程的起始處是第一個入口點，每一個yield返回出口點都是再次被調用執行時的入口點。

3. 子例程只在結束時一次性的返回所有結果值。協程能夠在yield時不調用其餘協程，而是每次返回一部分的結果值，這種協程常稱爲生成器或迭代器。

子例程是協程的特里，由於任何子例程均可以看做是不調用yield的協程

示例

這裏是一個簡單的例子證實協程的實用性。

傳統的生產者-消費者模型是一個線程寫消息，一個線程取消息，經過鎖機制控制隊列和等待，但一不當心就可能死鎖。

若是改用協程，生產者生產消息後，直接經過yield跳轉到消費者開始執行，待消費者執行完畢後，切換回生產者繼續生產，效率極高：

var q := 新建隊列

coroutine 生產者
    loop
        while q 不滿載
            創建某些新產品
            向 q 增長這些產品 
        yield 給消費者

coroutine 消費者
    loop
        while q 不空載
            從 q 移除某些產品
            使用這些產品
        yield 給生產者

應用場景

根據今天查閱的資料來看，協程的應用場景主要在於 ：I/O 密集型任務。

當程序在執行 I/O 時操做時，時間片的算法並不知道，就分配了時間片給他，此時CPU 是空閒的，所以能夠充分利用 CPU 的時間片來處理其餘任務。

- 在單線程中，一個函數調用，通常是從函數的第一行代碼開始執行，結束於 return 語句、異常或者函數執行（也能夠認爲是隱式地返回了 None ）。（至關於被阻塞了，CPU就被浪費了）

- 有了協程，咱們在函數的執行過程當中，若是遇到了耗時的 I/O 操做，函數能夠臨時讓出控制權，讓 CPU 執行其餘函數，等 I/O 操做執行完畢之後再收回控制權。（至關於暫時跳過去）

參考連接

1. 維基百科-協程

2. 掘金-什麼是協程

3. 知乎-協程的好處有哪些