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概念
coroutine 和函数一样, 区别在于 coroutine 有多个入口点, 而一般的函数 函数只能有一个入口点. 一般的函数只能从开始的地方执行, 一旦退出, 就只能从 唯一的入口点再开始了. 但是 coroutine 不同, 当它觉得没有任务需要处理时, 它可以把 CPU 让给其他函数, 然后它在这个让出的点等待, 直到其它函数再把 CPU 给它.
考虑以下的例子(producer-consumer 的模型):
producer 创建 buf, consumer 处理 buf. 这是很常见的编程模型, 在 C/S 或者其他编程框架中很常见.
一般我们用多线程的话, 大概会这样写:
q = new queue
producer_thread():
loop:
create some new items
lock queue // 操作 queue 之前需要加锁保护数据
add the items to q
unlock queue
consumer_thread():
loop:
lock queue // 同样需要加锁
remove some items from q
unlock queue
consumer items
main():
create_producer_thread()
create_consumer_thread()
而如果我们使用用 coroutine 的话, 情况就会好很多:
q = new queue
producer():
loop:
create some new items
add the items to q
yield to consumer
consumer():
loop:
remove some items from q
consumer items
yield to producer
main():
initialize coroutine
coroutine 的优点
通过上面简单的示例(真实情况可能更复杂一些), 我们已经可以看到使用 coroutine 的优点了:
- produce 和 consume 都是在同一个线程里执行的, 不会有 race condition 的问题 发生.
- coroutine 是在用户空间实现的, coroutine 的堆栈是由用户自己维护的, 在切换 的时候, 用户交换 caller 和 coroutine 的堆栈, 这比在内核空间开执行的 thread 的切换节省了大量的开销(想象一下, 切换 thread 的时候, 需要做很多上下文的 切换, 各种寄存器 ……).
- coroutine 的成本很低, 可以产生大量的 coroutine, 不像线程, 每个线程有自己的 线程堆栈, ID, 上下文等.
- 可以由用户来控制 coroutine 的执行, 虽然 thread 也可以进行某种程序的控制, 但是 基本上 thread 的调度都是由 OS 来完成的.
用法实例
c
下面是在 QEMU 中使用的 coroutine.
/* file: test.c
* coroutine_ucontext.c continuation.c could be fetched from spice or QEMU
* source, use following command to compile:
* gcc -o test test.c coroutine_ucontext.c continuation.c -DWITH_UCONTEXT
*/
#include <stdio.h>
#include "coroutine.h"
struct coroutine *co;
static void *coroutine_fun(void *data)
{
while (1) {
sleep(1);
printf ("Yield to caller context\n");
coroutine_yield(co);
printf("\nI am in coroutine context\n");
}
}
void coroutine_enter(void *data)
{
while (1) {
printf("Yield to coroutine context\n");
coroutine_yieldto(co, data);
printf("\nI am in caller context\n");
}
}
static int coroutine_setup()
{
co = malloc(sizeof(*co));
co->stack_size = 16 << 20; /* 16Mb */
co->entry = coroutine_fun;
co->release = NULL;
coroutine_init(co);
return 0;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
coroutine_setup();
coroutine_enter("coroutine");
return 0;
}
python
python 中用来生成迭代器的就是一个 coroutine
#!/usr/bin/python
def coroutine():
count = 0;
while True:
yield count
count += 1;
c = coroutine()
for i in range(10):
print "count:%d" % c.next()
