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
2
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……

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。