协程学习：基本概念（一）

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协程的定义
根据维基百科的描述，协程是一种程序组件，与子例程一样，但是协程更为一般和灵活，但在实践中使用没有子例程那样广泛。
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%8F%E7%A8%8B
其实这个概念不容易理解，可以先忽略，先看看协程到底是干什么用的。

协程究竟是什么呢？有什么用呢？
协程其实可以理解为是“用户态”的多线程。在多线程的模型中，操作系统会根据某种调度算法不断地切换当前正在运行的线程，由于每个线程都有自己的栈，因此在切换线程的过程中需要上下文的切换，这样会导致大量的开销，如果系统中多大量的线程，那么系统的资源就会被上下文的切换大量的消耗，导致性能的下降。协程就是用来解决这个问题的（当然还有其他优点），协程运行在同一个线程上，没有上下文的切换。和线程不同，协程可以有多个入口点，可以在指定的位置挂起和回复执行（线程只有一个入口点且只返回一次）。

下面通过生产者-消费者模型来描述下协程的作用。

在传统的多线程模型中，一般会建立一个生产者线程，和一个消费者线程，请看下面的代码（伪代码）。

Queue q; // 全局变量，用于保存消息，假设Queue是线程安全的

void ProduceThread()   // 生产者线程
{
    i = 0;
    while(true)
    {
        if (!q.IsFull())
        {
           q.push(i);
           ++i;
        }
    }
}        

void ConsumeThread()   // 消费者线程
{
    i = 0;
    while(true)
    {
        if (!q.IsEmpty())
        {
           print q.get(0);  // 打印第一个元素
           q.pop(0);        // 从消息队列中删除
        }
    }
}

int main()
{
    Thread t1 = new Thread(ProceThread);
    Thread t2 = new Thread(ConsumeThread);
    t1.start();
    t2.start();

    Sleep(100s);

    return 0;
}

采用协程的方式，代码实现如下（伪代码）：

Queue q; // 全局变量，用于保存消息，假设Queue是线程安全的

void ProduceFunc()   // 生产者
{
    i = 0;
    while(true)
    {
        if (!q.IsFull())
        {
           q.push(i);
           ++i;
        }
        resume(ConsumeFunc); // 执行消费者函数
    }
}

void ConsumeFunc()   // 消费者
{
    i = 0;
    while(true)
    {
        if (!q.IsEmpty())
        {
           print q.get(0);  // 打印第一个元素
           q.pop(0);        // 从消息队列中删除
        }
        yield;   // 主动让出CPU，让主线程可以继续执行
    }
}

int main()
{
    ProduceFunc();

    return 0;
}

第一看看上去两段代码没有区别啊？其实在多线程的模式中，有可能是生产者生产了多个，消费者才进行消费，也就是有可能出现这样的情况，队列q中生产了1，2，3个元素，但是消费这才开始打印1，这个就和多线程的调度有关了，哪个线程获得了CPU的资源就可以执行（一般来说，操作系统的这个调度是尽可能公平的，也就是生产者和消费者获得执行的几率是差不多的）。但是这个调度是有操作系统进行的。接着再看协程的实现，resume作用就是恢复上次执行的函数，yield的作用是主动让出CPU资源。在上述例子中，会先执行ProduceFunc，然后生产1放在队列q中，这个时候ProduceFunc会恢复ConsumeFunc，让它继续执行（因为ConsumeFunc 还没执行过，那么会从函数的第一行开始执行，这是第一个入口），然后ConsumeFunc会消费队列q中的1，并且通过yield让出CPU，让ProduceFunc继续执行，然后ProduceFunc再次resume的时候ConsumeFunc会从上次yield的地方继续执行（这就是第二个入口了，也就是协程会有多个入口点）。
协程实现的效果和多线程类似，所以也可以成为“用户态”的多线程，但是协程不存在上下文的切换，而协程的调度是需要开发者自己来控制的。

其实，上面协程的列子，实现的效果是生产者生成1个消息，然后就会让消费者消费1个消息，那这个不是和同步执行差不多吗？那还不如直接使用同步执行的代码？但是，如果消费者还要等待异步的消息呢？比如要像DB获取一些数据呢？这个例子其实还没真正提现出协程的作用，后续我会继续举出更能体现协程优点的例子。

协程学习：基本概念（一）

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