理解协程coroutine

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最近研究OpenResty的cosocket，了解到了协程的应用，又打开了一扇新世界的大门。

什么是coroutine协程\纤程（Fiber）\绿色线程（GreenThread）

协程、纤程、绿色线程等叫法不同，都是一个意思

• 协程是由线程自主开启的用户态异步任务、是单线程下的并发，与线程的切换由os调度不同、是用户态自己调度的，因此减少了上下文切换。当协程遇到io阻塞的时候主动挂起自己，把控制器交给另一个协程。协程也有自己的寄存器上下文和栈，调度切换的时候也涉及到上下文保存和恢复，但这一直在用户态进行所以没有内核切换的开销。
• 线程栈默认是占用1m大小的内存，而协程约为1k大小，所以可以开很多协程。
• 同一个线程内的协程之间是串行执行的、同一时刻一个线程内只有1个协程在执行，所以不需要加锁。

总结：多线程是遇到io的时候用户态让出执行权，交给内核进行io、同时内核去调度其他线程并发执行、来达到充分利用cpu的目的。而协程是一个线程充分占有cpu执行权，线程中的协程遇到io的时候yield让出cpu然后自己用户态调度另一个协程继续拿住执行权。

如何实现协程

参考一个简单的C的协程库实现tasklib，作者是Go语言现在的team负责人Russ cox。其大致思路是：一个线程内有一个调度器，一般是个loop循环，不断的从任务队列里拿协程。协程一般被封装成一个个的task，执行的过程中自己识别让出cpu的时机，然后主动的让执行切换回调度器上去，这样调度器就会继续调度其他协程执行了。在POSIX系统上，getcontext、makecontext、swapcontext等可以用来实现协程的切换。
注：POSIX = Portable Operating System Interface of UNIX ，可移植操作系统规范

OpenResty中的协程与cosocket

openresty 写同步的方式的代码实现异步非阻塞的功能，简化开发。不但本地计算是非阻塞的，调用外部服务也是非阻塞的，比如调用mysql、redis、memcache等，就一个以非阻塞的方式调用mysql就是java技术栈的jdbc没法做到的。所有的这一切背后就是神奇的cosocket。

关于java技术栈io阻塞的jdbc的痛点，见https://www.jianshu.com/p/e3ad5de8501a 里边关于mysql jdbc驱动包源码的走读。以及，知乎上的讨论：https://www.zhihu.com/question/332042250/answer/734115120 【知乎高赞】为什么 Java 坚持多线程不选择协程

coroutine + socket = cosocket，再加上nginx的事件循环机制、nginx对资源利用的极致优化、luaJIT对lua这个脚本语言的执行效率，共同形成了openresty里的cosocket：lua执行执行基于cosocket的api时，启一个coroutine协程，协程注册相应的io事件到nginx事件监听列表，然后协程yield让出cpu执行权给nginx的事件循环调度，nginx通过event poll监听到该io事件达到触发条件时，resume唤醒这个协程。

参考

https://moonbingbing.gitbooks.io/openresty-best-practices/content/ngx_lua/whats_cosocket.html 《openresty最佳实践》

https://www.cnblogs.com/foxmailed/p/3509359.html 《coroutine及其实现》作者字节跳动大神

https://www.jianshu.com/p/2782f8c49b2a 《coroutine协程详解》 文章总结的也不错