Lua 协程(coroutine)

协程(Coroutine)本质上是一种用户态线程,可以并发执行,但它不需要操作系统来进行调度,而是由用户程序自行管理和调度。它寄存于线程中,系统开销极小,可以显著的提高性能和并发能力。

使用协程的优点是运行效率高、编程简单、结构清晰;缺点是需要编程语言的支持,如果不支持,则需要在用户自行实现调度器。Lua原生支持协程。

1. Lua coroutine 的语法

方法 描述
coroutine.create() 创建 coroutine,返回 coroutine, 参数是一个函数,当和 resume 配合使用的时候就唤醒函数调用
coroutine.resume() 重启 coroutine,和 create 配合使用
coroutine.yield() 挂起 coroutine,将 coroutine 设置为挂起状态,这个和 resume 配合使用能有很多有用的效果
coroutine.status() 查看 coroutine 的状态 注:coroutine 的状态有三种:dead,suspended,running,具体什么时候有这样的状态请参考下面的程序
coroutine.wrap() 创建 coroutine,返回一个函数,一旦你调用这个函数,就进入 coroutine,和 create 功能重复
coroutine.running() 返回正在跑的 coroutine,一个 coroutine 就是一个线程,当使用running的时候,就是返回一个 corouting 的线程号

2. Lua coroutine 的范例

-- 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("----------")

以上范例执行输出结果为:

1
dead
----------
1
----------
1
2
3
running
thread: 0x7fb801c05868    false
suspended
thread: 0x7fb801c04c88    true
----------

3. 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 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) -- co-body 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)
    return b, "结束协同程序"                   -- b的值为第二次调用协同程序时传入
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 end
print("---分割线---")
print("main", coroutine.resume(co, "x", "y")) -- cannot resume dead coroutine
print("---分割线---")

以上范例执行输出结果为:

1
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……

下一章:Lua 调试(debug)

Lua 提供了 debug 库用于提供创建我们自定义调试器的功能。Lua 本身并未有内置的调试器,但很多开发者共享了他们的 Lua 调试器代码。Lua debug 函数:debug(): 进入一个用户交互模式,运行用户输入的每个字符串。getfenv(object): 返回对象的环境变量。