协程概述讲解

协程

线程分为用户级线程，内核级线程和轻量级线程。Linux中使用的是轻量级线程，而协程虽然是运行在线程之上，但是是run在用户空间。并且协程和线程一样，拥有自己的调度器、cpu的上下文切换等。

协程在我个人看来是一种用户级线程；

• 这是因为对于cpu有上下文的切换，而且是在用户空间的层次进行数据处理；一旦被内核的代码阻塞，是无法进行解除阻塞状态；

协程的功能

首先需要明确一点，协程是干嘛的，针对的事物是什么？

• 协程针对的是IO处理，可以将多个同步关系的IO处理的性能接近于异步IO的效率；
• 这样既保证了编写代码的逻辑，又保证了代码执行的效率；

异步IO的效率高，是正常的，因为调用某个IO函数，也就是系统调用，根据异步IO模型中的描述，它不会被阻塞且处理完毕后会通知调用线程，也就是异步IO模型没有阻塞时间。

协程的做法

那么问题就来了，应该是一个什么样的逻辑处理同步IO，才能让其性能接近异步IO呢？

• 消除同步IO被阻塞住时的等待时间，从而让效率无限接近于异步IO。
• 这就是协程干的功能，一旦被阻塞住了，就会把cpu让出给其他可以执行的协程。

cpu切换上下文过程

协程由运行体和调度器组成。

协程的运行体中保存着让出后的寄存器状态，方便于之后恢复、子过程函数和其参数、自身协程的状态、栈的大小等；

也就引出了yeild和resume这两个功能

• yeild的中文名叫让出，cpu每个时刻只能运行一个操作（），让出操作会让当前cpu的寄存器空出给其他协程运行体（函数）使用
• resume的中文名叫恢复，cpu空出后，恢复之前协程运行体（函数）执行的位置。

由于讨论的是一个线程的操作，不会出现内核切换线程的操作。

接下来要说是调度器，使用yeild和resume两个操作，进行切换协程。使用协程A->调度器->协程B这种形式的切换，而不是协程A->协程B。下图可以很好说明这个形式。

协程状态检测

协程调度器在调度协程运行体的时候就需要维护协程所具有的状态，比如就绪、等待、睡眠。

这也就需要一些数据结构进行维护这些运行体。

1. 就绪状态由于这些运行体不需要设置优先级，就可以使用队列先进先出的性质；
2. 睡眠一定会有过期时间，就可以使用定时器相关的数据结构，比如红黑树、最小堆等。
3. 等待IO准备也是有时间的，同睡眠状态一样，使用相同的数据结构

总结

1. 协程是针对同步IO处理的一个组件，让同步逻辑的代码有着异步的效率；
2. 利用IO阻塞的时间，去处理其他的事情。但是你要说它是异步也不对，它的整体代码逻辑是串行的；
3. 协程是由运行体和调度器组成；
4. 运行在一个线程上，针对于服务器开发，不需要为每一个客户端连接的IO创建一个线程（这种方法本身就是不对的，因为有上万个客户端，不能也创建上万个线程，对吧），让这个度比使用线程更小。

扩展

至于它和reactor进行对比，它俩的性能差距不会很大。

协程相比于reactor，reactor的回调函数太过于分散，不易代码可读。

reactor其实是对事件进行一个异步的处理，于此同时也不需要看到IO处理的逻辑，只需要关注每一个事件应该怎么做。