解析關於Lua協同程式

關於Lua協同程式的內容是本文要介紹的內容，主要是來學習lua中線程的使用方法，關於系統程式，本文有詳解，具體內容一起來看詳解。

1、什麼是協同(coroutine)？

協同程式(coroutine)與線程比較類似：擁有獨立的堆棧，獨立的局部變數，獨立的指令指標，但是和其他協同程式共用全域變數等很多資訊。
  
線程和協同程式的主要不同在於：在多處理器情況下，從概念上來講多線程程式同時運行多個線程；而協同程式是通過協作來完成，在任一指定時刻只有一個協同程式在運行，並且這個正在啟動並執行協同程式只有在明確的被要求掛起的時候才會被掛起。協作程式有點類似同步的多線程，在等待同一個線程鎖的幾個線程有點類似協同。

協同和順序執行的區別？任一制定時刻只能運行一個協同程式，這個和順序執行區別在哪？關鍵在於yield函數。如果順序執行的時候進行耗費cpu時間或者一直等待某個資源的時候，程式將卡在這個地方不能前進。協同程式的出現就是可以使等待資源的線程讓出資源，進行下一個協同程式的操作。yield可以在執行出錯的時候掛起，下次恢複的時候再進行操作。

2、協同(coroutine)的幾個狀態

掛起態：建立一個協同程式時他開始的狀態為掛起態，函數coroutine.yield可以使程式由運行態變為掛起狀態

運行態：函數coroutine.resume可以使程式由掛起狀態變為運行態

停止態：協同程式結束，進入停止態

3、coroutine.resume

resume可以給協同程式傳參數，並將掛起態程式恢複為運行態

 

  
coroutinecoroutine.co = coroutine.create(function (a,b,c)  
  
    print("co", a, b, c)  
  
end)  
  
coroutine.resume(co, 1, 2, 3) --> co 1 2 3resume 
 

coroutine.resume直到線程結束或者遇到coroutine.yield時返回。

1）coroutine.resume的參數：線程函數第一次運行，參數作為線程函數參數；如果yield沒有顯式返回參數，則coroutine.resume的參數作為yield的額外參數返回。

2）如果是掛起狀態(一開始也是掛起狀態)，繼續運行resume函數返回true；如果線程已經停止或者遇到其他錯誤，resume函數返回false及錯誤資訊。

3）線程結束則線程主函數的傳回值作為coroutine.resume的附加傳回值。

這點特性很微妙，可以看出coroutine.resume其實是個阻塞函數，阻塞等待協同程式完成或者yield退出。可以把協同程式當成一個等待對象，對象等待返回則coroutine.resume返回。在coroutine.resume調用的地方阻塞調用線程，這個特性要記住！

4、coroutine.yield

yield可以返回額外參數，或者掛起協同程式

 

  
co = coroutine.create(function (a,b)  
  
    coroutine.yield(a + b, a - b)  
  
end)  
  
print(coroutine.resume(co, 20, 10)) --> true 30 10  
  
 
  
co = coroutine.create (function ()  
  
    print("co", coroutine.yield())  
  
end)  
  
coroutine.resume(co)  
  
coroutine.resume(co, 4, 5) --> co 4 5 
 

使用函數yield可以使程式掛起並返回狀態給resume,當我們啟用被掛起的程式時，yield返回(這裡的返回是說從阻塞狀態返回)並繼續程式的執行直到再次遇到yield或者程式結束

5、對稱協同和不對稱協同

對稱協同：執行到掛起之間狀態轉換的函數是相同的

不對稱協同：掛起一個正在執行的協同的函數與使一個被掛起的協同再次執行的函數是不同的(resum和yield)
 
6、消費者驅動的生產者-消費者模型

當消費者需要值時他喚起生產者生產值，生產者生產值後停止直到消費者再次請求。我們稱這種設計為消費者驅動的設計。平常多見的生產者-消費者模型，是產品驅動的設計，生產者不斷生產產品，消費者用臨界區保護取產品消費

協同為解決這種問題提供了理想的方法，因為調用者與被調用者之間的resume-yield關係會不斷顛倒。當一個協同調用yield時並不會進入一個新的函數，取而代之的是返回一個未決的resume的調用。相似的，調用resume時也不會開始一個新的函數而是返回yield的調用。這種性質正是我們所需要的，與使得send-receive協同工作的方式是一致的：receive喚醒生產者生產新值，send把產生的值送給消費者消費。

 

  
function receive (prod)  
  
    local status, value = coroutine.resume(prod)  
  
    return value  
  
end  
  
 
  
function send (x)  
  
    coroutine.yield(x)  
  
end  
  
 
  
function producer ()  
  
    return coroutine.create(function ()  
  
        while true do  
  
            local x = io.read() -- produce new value  
  
            send(x)  
  
        end  
  
 
  
    end)  
  
end  
  
 
  
function filter (prod)  
  
    return coroutine.create(function ()  
  
        local line = 1 
  
        while true do  
  
            local x = receive(prod) -- get new value  
  
            x = string.format("%5d %s", line, x)  
  
            send(x) -- send it to consumer  
  
            lineline = line + 1  
  
        end  
  
    end)  
  
end  
  
 
  
coroutine.resumefunction consumer (filter)  
  
    while true do  
  
        local x = receive(filter) -- get new value  
  
        io.write(x, "\n") -- consume new value  
  
    end  
  
end  
  
p = producer()  
  
f = filter(p)  
  
consumer(f) 
 

看完上面這個例子你可能很自然的想到UNIX的管道，協同是一種非搶佔式的多線程。管道的方式下，每一個任務在獨立的進程中運行，而協同方式下，每個任務運行在獨立的協同代碼中。管道在讀consumer）與寫producer）之間提供了一個緩衝，因此兩者相關的的速度沒有什麼限制，在上下文管道中這是非常重要的，因為在進程間的切換代價是很高的。協同模式下，任務間的切換代價較小，與函數調用相當，因此讀寫可以很好的協同處理。

小結：解析關於Lua協同程式的內容介紹完了，希望通過本文的學習能對你有所協助！