The Coroutine

關於Coroutine

說到coroutine就不的不說subroutine，也就是咱們經常使用到的通常函數。調用一個函數開始執行，而後函數執行完成後就退出，再次調用的時候，再從頭開始，調用之間是沒有保存狀態的；可是coroutine是能夠在退出時若是再次被調用，能夠從上一次退出的點繼續執行。也就是說coroutine的調用之間是會保存狀態的。若是有多個coroutine，就能夠反覆調用，可是兩個coroutine相互前進。當一個coroutine退出時，不是return，而是yield，表示把當前的執行權交由下一個coroutine處理，或者交出一個結果值。coroutine與咱們經常使用到的thread有點相似，一個thread會執行一個咱們指定的函數，而後當該函數調用一個阻塞IO或者同步等待一個事件或者消息時，就會被操做系統調度到等待隊列，當完成或者事件響應後，線程就會繼續從等待的地方執行。thread和coroutine最大的區別就是調度方式的區別，前者通常都是基於時間片的搶佔式調度，而coroutine都是協做式調度。

話說回來，咱們通常用的函數能夠很容易的轉換到coroutine。coroutine中還有一個特例，就是generator. Generator能夠像通常的coroutine同樣從上一次返回的地方繼續執行，也能夠yield屢次，也能夠把本身掛起，可是通常的coroutine能夠在yield時指定下一個要執行的coroutine，而generator不能這麼作。所以，generator通常用來實現迭代器。

Coroutine能夠很方便的用來實現狀態機。 Coroutine實現狀態機會讓代碼變的更可讀。好比實現一個SMTP客戶端，用的是event-driven範式實現，那麼就須要記錄每次處理的狀態，代碼會變得異常複雜。假設你仍是使用的event-driven範式實現，可是你用到了coroutine，coroutine內部的流程就是通常SMTP的流程，只是須要每一步請求發送後就退出，而後當收到迴應包時event-driven引擎又再次調用了你的coroutine，直接到了上一次退出的地方，是否是感受更清爽？

由於coroutine比thread相比要輕量的多，thread在操做系統層面實現，調度方式涉及到CPU上下文的切換，和coroutine的協做式調度相比要重了一些，在高併發場景中針對每一個請求用thread承載會變的很是低效，可是coroutine反而容易在語言層面或者庫層面實現，所以調度代價要低不少。像Lua的coroutine實現要求程序員本身調用yield本身調度，比較麻煩，可是假設像Golang，Erlang等語言把顯示的協做調度隱藏起來，讓程序員專一功能實現，會更容易讓人接受。在golang中叫coroutine叫goroutine，當goroutine中調用了阻塞操做或者Channel的讀寫操做時，就會致使對應的goroutine獲得執行，當完成後又會被調度回來繼續執行，這種同步的編程方式可讓併發場景進行簡化，讓邏輯變得更清晰。Golang的這種實現把通常的顯示的協做調度隱藏起來，更容易被程序員接受。

C語言實現的Coroutine

通常Coroutine多在帶有GC機制的語言中實現，像在C/C++下實現coroutine會比較複雜和麻煩，不過仍是有不少不一樣的實現，好比Russ Cox實現的libtask庫，C++下的boost.coroutine庫等等。其中我覺着最亮的是 大牛Simon Tatham（putty的做者）基於Duff's Device實現的版本《Coroutine in C》。其中展現瞭如何把一個複雜的decompressor用coroutine簡化的。Simon大神實現了兩種coroutine，一種是基於static變量保存狀態的，另一種是經過參數傳遞一個指針的指針保存狀態的。後者更通用一些。詳細代碼點擊這裏。

boost.asio.coroutine

asio中的coroutine的實現與上面Simon的第一種實現同樣。因此沒有太多可說的。boost.asio.coroutine的使用很是簡單，在本身代碼中包含coroutine.hpp和yield.hpp，建立一個類，派生自coroutine類。而後能夠根據本身的業務要求寫相應的coroutine了。固然，也能夠把coroutine類做爲本身的成員變量組合到本身的類中。

asio的做者也對其作了詳細的說明《A potted guide to stackless coroutines》，同時還寫了專門個使用指南《Composed operations, coroutines and code makeover》。

 

總結

想用Coroutine建議仍是用些現代的新語言吧，好比Golang, Erlang, Scala等。