lua 协同程序(coroutine)

本文主要是根据菜鸟教程的lua协同程序(coroutine)优化出来的文章。

对于网上的lua协同程序的文章，觉得菜鸟教程里的lua协同程序(coroutine)比较完善，但还是有一些地方没有说清楚，对于像我这样的新手学习起来，还是不能完全解惑，故在前人的文章上再作详细的注释。

以下红色字体为修改部分。

什么是协同(coroutine)？

Lua 协同程序(coroutine)与线程比较类似：拥有独立的堆栈，独立的局部变量，独立的指令指针，同时又与其它协同程序共享全局变量和其它大部分东西。

协同是非常强大的功能，但是用起来也很复杂。

线程和协同程序区别

线程与协同程序的主要区别在于，一个具有多个线程的程序可以同时运行几个线程，而协同程序却需要彼此协作的运行。

在任一指定时刻只有一个协同程序在运行，并且这个正在运行的协同程序只有在明确的被要求挂起(调用yield)的时候才会被挂起。

协同程序有点类似同步的多线程，在等待同一个线程锁的几个线程有点类似协同。

基本语法

以下实例演示了以上各个方法的用法：

-- coroutine_test.lua 文件
co = coroutine.create(
    function(i)
        print(i);
    end
)
 
coroutine.resume(co, 1)   -- 1
print(coroutine.status(co))  -- dead
 
print("----------")
 
co = coroutine.wrap(
    function(i)
        print(i);
    end
)
 
co(1)
 
print("----------")
 
co2 = coroutine.create(
    function()
        for i=1,10 do
            print(i)
            if i == 3 then
                print(coroutine.status(co2))  --running
                print(coroutine.running()) --thread:XXXXXX
            end
            coroutine.yield()
        end
    end
)
 
coroutine.resume(co2) --1
coroutine.resume(co2) --2
coroutine.resume(co2) --3
 
print(coroutine.status(co2))   -- suspended
print(coroutine.running())
 
print("----------")

以上实例执行输出结果为：

1
dead
----------
1
----------
1
2
3
running
thread: 0x7fb801c05868
suspended
nil
----------

coroutine.running就可以看出来,coroutine在底层实现就是一个线程。

当create一个coroutine的时候就是在新线程中注册了一个事件。

当使用resume触发事件的时候，create的coroutine函数就被执行了，当遇到yield的时候就代表挂起当前线程，等候再次resume触发事件。

接下来我们分析一个更详细的实例：

function foo (a)
    print("foo 函数输出", a)
    return coroutine.yield(2 * a) -- 返回  2*a 的值
end
 
co = coroutine.create(function (a , b)
    print("第一次协同程序执行输出", a, b) -- 1 10
    local r = foo(a + 1)
     
    print("第二次协同程序执行输出", r)
    local r, s = coroutine.yield(a + b, a - b)  -- a，b的值为第一次调用协同程序时传入
     
    print("第三次协同程序执行输出", r, s)  -- r，s的值为第二次调用协同程序时传入
    return b, "结束协同程序"
end)
        
print("main", coroutine.resume(co, 1, 10)) -- true,  4
print("--分割线----")
print("main", coroutine.resume(co, "r")) -- true 11  -9
print("---分割线---")
print("main", coroutine.resume(co, "x", "y")) -- true  10
print("---至此，协程结束---")
print("main", coroutine.resume(co, "x", "y")) -- false  cannot resume dead coroutine
print("---分割线---")

以上实例执行输出结果为：

第一次协同程序执行输出    1    10
foo 函数输出    2
main    true    4
--分割线----
第二次协同程序执行输出    r
main    true    11    -9
---分割线---
第三次协同程序执行输出    x    y
main    true    10    结束协同程序
---至此，协程结束---
main    false    cannot resume dead coroutine
---分割线---

以上实例接下如下：

• 调用resume，将协同程序唤醒,resume操作成功返回true，否则返回false；
• 协同程序运行；
• 运行到yield语句；
• yield挂起协同程序，第一次resume返回；（注意：此处yield返回，参数是resume的参数）
• 第二次resume，再次唤醒协同程序；（注意：此处resume的参数中，除了第一个参数，剩下的参数将作为yield的参数）
• yield返回；
• 协同程序继续运行；
• 如果使用的协同程序继续运行完成后继续调用 resume方法则输出：cannot resume dead coroutine

resume和yield的配合强大之处在于，resume处于主程中，它将外部状态（数据）传入到协同程序内部；而yield则将内部的状态（数据）返回到主程中。

生产者-消费者问题

现在我就使用Lua的协同程序来完成生产者-消费者这一经典问题。

function productor()
     local i = 0
     while i < 100 do
          i = i + 1
          print("productor", i)
          coroutine.yield(i);    --将产品发送给消费者
     end
end

local newProductor = coroutine.create(productor)
local j = 0
function consumer()
     while j < 100 do
     	j = j + 1;
        local status, value = coroutine.resume(newProductor);   -- 从生产者那里得到产品
        print("consumer", status, value)
     end
end

local newConsumer = coroutine.create(consumer)

-- 启动程序
coroutine.resume(newConsumer)

以上实例执行输出结果为：

productor	1
consumer	true	1
productor	2
consumer	true	2
productor	3
consumer	true	3
productor	4
consumer	true	4
productor	5
consumer	true	5
productor	6
consumer	true	6
productor	7
consumer	true	7
productor	8
consumer	true	8
productor	9
consumer	true	9
productor	10
consumer	true	10
productor	11
consumer	true	11
productor	12
consumer	true	12
……