什么是协程（不严谨解释）

作者：阿猫


没有啥复杂的东西，考虑清楚需求，就可以很自然的衍生出这些解决方案。

  • 一开始大家想要同一时间执行那么三五个程序，大家能一块跑一跑。特别是UI什么的，别一上计算量比较大的玩意就跟死机一样。于是就有了并发，从程序员的角度可以看成是多个独立的逻辑流。内部可以是多cpu并行，也可以是单cpu时间分片，能快速的切换逻辑流，看起来像是大家一块跑的就行。
  • 但是一块跑就有问题了。我计算到一半，刚把多次方程解到最后一步，你突然插进来，我的中间状态咋办，我用来储存的内存被你覆盖了咋办？所以跑在一个cpu里面的并发都需要处理上下文切换的问题。进程就是这样抽象出来个一个概念，搭配虚拟内存、进程表之类的东西，用来管理独立的程序运行、切换。
  • 后来一电脑上有了好几个cpu，好咧，大家都别闲着，一人跑一进程。就是所谓的并行。
  • 因为程序的使用涉及大量的计算机资源配置，把这活随意的交给用户程序，非常容易让整个系统分分钟被搞跪，资源分配也很难做到相对的公平。所以核心的操作需要陷入内核(kernel)，切换到操作系统，让老大帮你来做。
  • 有的时候碰着I/O访问，阻塞了后面所有的计算。空着也是空着，老大就直接把CPU切换到其他进程，让人家先用着。当然除了I\O阻塞，还有时钟阻塞等等。一开始大家都这样弄，后来发现不成，太慢了。为啥呀，一切换进程得反复进入内核，置换掉一大堆状态。进程数一高，大部分系统资源就被进程切换给吃掉了。后来搞出线程的概念，大致意思就是，这个地方阻塞了，但我还有其他地方的逻辑流可以计算，这些逻辑流是共享一个地址空间的，不用特别麻烦的切换页表、刷新TLB，只要把寄存器刷新一遍就行，能比切换进程开销少点。
  • 如果连时钟阻塞、 线程切换这些功能我们都不需要了，自己在进程里面写一个逻辑流调度的东西。那么我们即可以利用到并发优势，又可以避免反复系统调用，还有进程切换造成的开销，分分钟给你上几千个逻辑流不费力。这就是用户态线程。
  • 从上面可以看到，实现一个用户态线程有两个必须要处理的问题：一是碰着阻塞式I\O会导致整个进程被挂起；二是由于缺乏时钟阻塞，进程需要自己拥有调度线程的能力。如果一种实现使得每个线程需要自己通过调用某个方法，主动交出控制权。那么我们就称这种用户态线程是协作式的，即是协程。

 

 

在用户态为每个协程维护调用上下文，以前都是内核帮你维护了，现在要用户态自己来，好处呢就是自己可以控制协程的状态，start, stop, 切换到另外一个协程

 

作用

协程在io操作比较多，且IO是瓶颈的地方才有用。

首先协程算是用户态的线程，优势主要是少了内核态用户态的切换和能自己来做调度。

然后协程一般只在有IO操作的时候才能用到，对于一些会阻塞的IO操作，可以自己选择协程切换，等IO就绪了再切回来，可以更充分利用CPU。

就像你在做菜，切了萝卜去煲汤，另外还要煮鸡蛋：

1.线程的话，就是你切萝卜到一半就换成煮鸡蛋，然后一会换回来继续切萝卜（线程什么时候切换是操作系统决定的）

2.协程的话，就是你切完萝卜开始煲汤，然后自己换出去切煮鸡蛋（因为煲汤不用一直卡在那里嘛）

应用到实际你的例子，就是爬虫做网络请求的时候可以切出去，数据库也一样。

如果单纯是运算没有IO，那么协程就没什么优势了


作者：mayf3

 

讨论

答：协程最大的好处在于其代价低廉，一个CPU支持上万的协程都不是问题。所以很适合用于高并发处理。

质疑：无法利用多核优势，协程本质还是单线程，不知你的高并发是怎么得出来的结论

答：

一般用协程来解决CPU负载的时候，都是多进程worker，然后单个worker用一个单线程实现尽可能多的协程（再复杂一点还可以做进程到CPU的绑定）。所以，多核的利用其实不是问题。

然后“协程解决高并发”的问题背景一般都是：IO并发很高（那么，很自然地线程数也要调高），同时内核调度和CPU都比较弱鸡，大量的CPU时间浪费在“无效的context switch”上面。注意是“无效的context switch”，如果这个背景不成立的话，协程是优化不了多少CPU负载的；

因为它挂载在进程下面，本身开销小，切换开销极小（作为userspace thread存在），同时是单线程意味着无需锁，可以承载大量的并发，逐条执行。