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协程

程序员文章站 2022-04-04 23:48:31
概要: 协程(Coroutine),又称微线程,纤程。即协程是一种用户态的轻量级线程。 轻量级:实质上不是利用CPU轮询执行,而是用一个线程进行切换,无需CPU控制(因此协程说白了是一个单线程) 用户态:程序员自己控制什么时候切换。由于是利用串行,便不存在锁了(也不会有数据不安全的情况),因此协程好 ......
概要:
协程(Coroutine),又称微线程,纤程。即协程是一种用户态的轻量级线程。
轻量级:实质上不是利用CPU轮询执行,而是用一个线程进行切换,无需CPU控制(因此协程说白了是一个单线程)
用户态:程序员自己控制什么时候切换。由于是利用串行,便不存在锁了(也不会有数据不安全的情况),因此协程好用的多。

协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时,将寄存器上下文和栈保存到其他地方,在切回来的时候,恢复先前保存的寄存器上下文和栈。
因此:
协程能保留上一次调用时的状态(即所有局部状态的一个特定组合),下次激活时,可以进入上一次,即调用前的状态,换种说法:进入上一次
离开时所处逻辑流的位置。

程序执行时在多个函数中也是顺序执行的,当一个函数遇到IO阻塞时,CPU停止了工作岂不白白消耗了资源,因此可以利用开辟其他线程的方式来使CPU进
行并发执行,从而达到合理利用CPU的效果。但是启动线程过多,(上下文)也会消耗大量资源,还有处理锁等等(因为线程控制CPU按时间片轮询执
行,需要加锁控制保证部分操作不冲突),此时便使用协程的方式,在一个线程内通过对io阻塞的检测,让程序员自己控制CPU的切换,合理利用CPU的资源。
一、协程的好处:
1.无需像线程一样需要上下文切换的开销
2.无需原子操作锁定及同步的开销
  "原子操作(atomic operation)是不需要synchronized(同步)的",所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作;这种操作一旦开始,就一
直运行到结束,中间不会有任何 context switch (上下文切换:切换到另一个线程)。原子操作可以是一个步骤,也可以是多个操作步骤,但是
其顺序是不可以被打乱,或者切割掉只执行部分。视作整体是原子性的核心。
3.方便切换控制流,简化编程模型
4.高并发+高扩展性+低成本:一个CPU支持上万的协程都不是问题(理论无限大)。所以很适合用于高并发处理。(因此利用的好完全可以替代线程,效率奇高)

二、缺点:
1.无法利用多核资源:协程的本质是个单线程,它不能同时将 单个CPU 的多个核用上,协程需要和进程配合才能运行在多CPU上.当然我们日常所编写
的绝大部分应用都没有这个必要,除非是cpu密集型应用。
2.进行阻塞(Blocking)操作(如IO时)会阻塞掉整个程序

三、我们先给协程一个标准定义,即符合什么条件就能称之为协程:

1.必须在只有一个单线程里实现并发
2.修改共享数据不需加锁
3.用户程序里自己保存多个控制流的上下文栈
4.一个协程遇到IO操作自动切换到其它协程