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Lua中的协同程序 coroutine
Lua中的协程和多线程很相似,每一个协程有自己的堆栈,自己的局部变量,可以通过yield-resume实现在协程间的切换。不同之处是:Lua协程是非抢占式的多线程,必须手动在不同的协程间切换,且同一时刻只能有一个协程在运行。并且Lua中的协程无法在外部将其停止,而且有可能导致程序阻塞。
协同程序(Coroutine):
三个状态:suspended(挂起,协同刚创建完成时或者yield之后)、running(运行)、dead(函数走完后的状态,这时候不能再重新resume)。
coroutine.create(arg):根据一个函数创建一个协同程序,参数为一个函数
coroutine.resume(co):使协同从挂起变为运行(1)激活coroutine,也就是让协程函数开始运行;(2)唤醒yield,使挂起的协同接着上次的地方继续运行。该函数可以传入参数
coroutine.status(co):查看协同状态
coroutine.yield():使正在运行的协同挂起,可以传入参数
resume函数的两种用途虽然都是使协同挂起,但还是有些许差异的,看下面这个例子:
coroutineFunc = function (a, b) for i = 1, 10 do print(i, a, b) coroutine.yield() end end co2 = coroutine.create(coroutineFunc) --创建协同程序co2 coroutine.resume(co2, 100, 200) -- 1 100 200 开启协同,传入参数用于初始化 coroutine.resume(co2) -- 2 100 200 coroutine.resume(co2, 500, 600) -- 3 100 200 继续协同,传入参数无效 co3 = coroutine.create(coroutineFunc) --创建协同程序co3 coroutine.resume(co3, 300, 400) -- 1 300 400 开启协同,传入参数用于初始化 coroutine.resume(co3) -- 2 300 400 coroutine.resume(co3) -- 3 300 400
Lua中协同的强大能力,还在于通过resume-yield来交换数据:
(1)resume把参数传给程序(相当于函数的参数调用);
(2)数据由yield传递给resume;
(3)resume的参数传递给yield;
(4)协同代码结束时的返回值,也会传给resume
协同中的参数传递形势很灵活,一定要注意区分,在启动coroutine的时候,resume的参数是传给主程序的;在唤醒yield的时候,参数是传递给yield的。看下面这个例子:
co = coroutine.create(function (a, b) print("co", a, b, coroutine.yield()) end)
coroutine.resume(co, 1, 2) --没输出结果,注意两个数字参数是传递给函数的
coroutine.resume(co, 3, 4, 5) --co 1 2 3 4 5,这里的两个数字参数由resume传递给yield
Lua的协同称为不对称协同(asymmetric coroutines),指“挂起一个正在执行的协同函数”与“使一个被挂起的协同再次执行的函数”是不同的,有些语言提供对称协同(symmetric coroutines),即使用同一个函数负责“执行与挂起间的状态切换”。
注意:resume运行在保护模式下,因此,如果协同程序内部存在错误,Lua并不会抛出错误,而是将错误返回给resume函数。
以下是我个人的一点理解:
(1)resume可以理解为函数调用,并且可以传入参数,激活协同时,参数是传给程序的,唤醒yield时,参数是传递给yield的;
(2)yield就相当于是一个特殊的return语句,只是它只是暂时性的返回(挂起),并且yield可以像return一样带有返回参数,这些参数是传递给resume的。
为了理解上面两句话的含义,我们来看一下如何利用Coroutine来解决生产者——消费者问题的简单实现:
produceFunc = function() while true do local value = http://www.mamicode.com/io.read()"produce: ", value) coroutine.yield(value) --返回生产的值 end end consumer = function(p) while true do local status, value = http://www.mamicode.com/coroutine.resume(p); --唤醒生产者进行生产"consume: ", value) end end --消费者驱动的设计,也就是消费者需要产品时找生产者请求,生产者完成生产后提供给消费者 producer = coroutine.create(produceFunc) consumer(producer)
这是一种消费者驱动的设计,我们可以看到resume操作的结果是等待一个yield的返回,这很像普通的函数调用,有木有。我们还可以在生产消费环节之间加入一个中间处理的环节(过滤器):
produceFunc = function() while true do local value = http://www.mamicode.com/io.read()"produce: ", value) coroutine.yield(value) --返回生产的值 end end filteFunc = function(p) while true do local status, value = http://www.mamicode.com/coroutine.resume(p);"consume: ", value) end end --消费者驱动的设计,也就是消费者需要产品时找生产者请求,生产者完成生产后提供给消费者 producer = coroutine.create(produceFunc) filter = coroutine.create(filteFunc) consumer(filter, producer)
可以看到,我们在中间过滤器中将生产出的值放大了一百倍。
通过这个例子应该很容易理解coroutine中如何利用resume-yield调用来进行值传递了,他们像“调用函数——返回值”一样的工作,也就是说resume像函数调用一样使用,yield像return语句一样使用。coroutine的灵活性也体现在这种通过resume-yield的值传递上。
Lua中的协同程序 coroutine