協(xié)程可以看作一個輕量級的線程，能自己實現(xiàn)調度。有一些輕量的場景，如網(wǎng)絡刷新、網(wǎng)絡加載、UI刷新、IO讀寫操作等，可以不需要開啟一個線程去執(zhí)行；線程或進程的調度較重，只需要一個輕量級的線程來維護業(yè)務代碼，使業(yè)務代碼更加的輕便靈活；這就是協(xié)程的意義。協(xié)程，簡單的說，就是一個具有異步的性能，卻使用同步編程方式的組件。使用者調用協(xié)程可以很好的管理業(yè)務代碼，整個執(zhí)行過程清晰明了。
二、異步的執(zhí)行流程多線程異步操作，就是將不同的操作放到不同的線程中進行。異步帶來的好處是子模塊好規(guī)劃、程序性能高；缺點是模塊間的數(shù)據(jù)管理異常麻煩。
多線程異步簡單示例代碼：
重慶分公司
重慶分公司
#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#define ASYNC_EVENT_LENGTH 1024
struct context {int epfd;
pthread_t thid;
};
void *asyn_callback(void * arg)
{struct context *ctx=(struct context*)arg;
while(1)
{struct epoll_event events[ASYNC_EVENT_LENGTH] = {0 };
int nready=epoll_wait(ctx->epfd,events,ASYNC_EVENT_LENGTH,-1);
if (nready< 0)
{ if (errno == EINTR || errno == EAGAIN)
continue;
else
break;
}
else if (nready == 0)
continue;
int i = 0;
for (i = 0; i< nready;i++)
{ int clientfd = events[i].data.fd;
if (events[i].events &EPOLLIN)
{ char buffer[1024] = {0 };
struct sockaddr_in addr;
size_t addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);
// 從讀緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)
int n = recvfrom(clientfd, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr*)&addr, (socklen_t*)&addr_len);
printf("recvfrom n : %d\n", n);
// 解析數(shù)據(jù)
parse_response(buffer);
// 刪除事件監(jiān)聽
epoll_ctl(ctx->epfd, EPOLL_CTL_DEL, clientfd, NULL);
// 關閉fd
close(clientfd);
}
}
}
return NULL;
}
int asyn_commit(struct context *ctx)
{// 創(chuàng)建 socket
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (sockfd< 0) {perror("create socket failed\n");
exit(-1);
}
// 配置socket相關信息
struct sockaddr_in dest;
bzero(&dest, sizeof(dest));
dest.sin_family = AF_INET;
dest.sin_port = htons(53);
dest.sin_addr.s_addr = inet_addr(DNS_SVR);
// connect目標，探路
int ret = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&dest, sizeof(dest));
printf("connect :%d\n", ret);
// 準備協(xié)議
//......
// 發(fā)送數(shù)據(jù)
int slen = sendto(sockfd, request, req_len, 0, (struct sockaddr*)&dest, sizeof(struct sockaddr));
// 加入epoll中，監(jiān)測結果返回
struct epoll_event ev;
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = sockfd;
return epoll_ctl(ctx->epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);
}
int asyn_init(struct context *ctx)
{ctx->epfd=epoll_create(1);
pthread_create(&ctx->thid,NULL,asyn_callback,ctx);
}
int main(int argc;char *argv[])
{struct context ctx;
asyn_init(&ctx);
for(int i=0;i<100;i++)
{ asyn_commit();
}
getchar();
return 0;
} 協(xié)程就是要在一個線程中實現(xiàn)異步操作。
三、協(xié)程的基本操作協(xié)程主要有幾個操作：創(chuàng)建(create)、讓出(yield)和恢復(resume)。這后兩個操作使用一個關鍵的動作，switch，即切換。
（1）將socketfd添加到epoll中管理。
（2）然后切換上下文，由協(xié)程上下文切換到調度器上下文，這個過程稱為讓出(yield)。
（3）調度器獲取下一個協(xié)程上下文，恢復(resume)新的協(xié)程。
如此達到異步的操作。
調度器與協(xié)程的上下文切換如下圖：
epoll_ctl() add和del動作能夠保證 sockfd 只在一個上下文中能夠操作 IO ；不會出現(xiàn)在多個上下文同時對一個 IO 進行操作。
IO異步操作上下文切換時序圖：
執(zhí)行切換有三種方式：
（1）longjmp / setjmp
（2）ucontext
（3）匯編
”切換“不能使用goto。goto只能在棧內(nèi)跳轉，只能在函數(shù)內(nèi)，不能跨函數(shù)。
匯編實現(xiàn)switch可以參考Linux kernel的任務調度方式，在“切換”前保存當前的上下文信息再加載要執(zhí)行的上下文信息。x86_64 的寄存器有 16 個 64 位寄存器：rax，rbx，rdi，rsi，rdx，rcx，r8，r9，r10，r11，r12，r13，r14，r15，rbp，rsp。
其中：
rax：存儲函數(shù)的返回值；
rdi，rsi，rdx，rcx，r8，r9：函數(shù)的六個參數(shù)，如果函數(shù)的參數(shù)超過六個，那么六個以后的參數(shù)會入棧。
rbp：棧指針寄存器，指向棧底；
rsp：棧指針寄存器，指向棧頂。
其余的用作數(shù)據(jù)存儲。
eip：指令指針寄存器，指向CPU要執(zhí)行的下一個指令。
例如，對于X86-64的匯編切換代碼：
__asm__ (
" .text \n"
" .p2align 4,,15 \n"
".globl _switch \n"
".globl __switch \n"
"_switch: \n"
"__switch: \n"
" movq %rsp, 0(%rsi) # save stack_pointer \n"
" movq %rbp, 8(%rsi) # save frame_pointer \n"
" movq (%rsp), %rax # save insn_pointer \n"
" movq %rax, 16(%rsi) \n"
" movq %rbx, 24(%rsi) # save rbx,r12-r15 \n"
" movq %r12, 32(%rsi) \n"
" movq %r13, 40(%rsi) \n"
" movq %r14, 48(%rsi) \n"
" movq %r15, 56(%rsi) \n"
" movq 56(%rdi), %r15 \n"
" movq 48(%rdi), %r14 \n"
" movq 40(%rdi), %r13 # restore rbx,r12-r15 \n"
" movq 32(%rdi), %r12 \n"
" movq 24(%rdi), %rbx \n"
" movq 8(%rdi), %rbp # restore frame_pointer \n"
" movq 0(%rdi), %rsp # restore stack_pointer \n"
" movq 16(%rdi), %rax # restore insn_pointer \n"
" movq %rax, (%rsp) \n"
" ret \n"
);（1）如果調度器不存在，則創(chuàng)建調度器。調度器作為全局實例。
（2）分配協(xié)程內(nèi)存空間，并設置協(xié)程的數(shù)據(jù)項。如協(xié)程的?？臻g、棧大小、子過程回調函數(shù)、子過程回調參數(shù)等等。
（3）將新創(chuàng)建的協(xié)程添加到就緒隊列中。
切換到最近執(zhí)行 resume 的上下文。
3.4、resume：恢復協(xié)程運行權切換到運行協(xié)程實例的 yield 的位置。
resume 與 yield 是兩個可逆過程的原子操作。
協(xié)程一般包含幾個內(nèi)容：
（1）協(xié)程ID
（2）協(xié)程上下文
（3）協(xié)程入口函數(shù)
（4）協(xié)程的狀態(tài)
（5）協(xié)程的?？臻g
（6）返回值
（7）狀態(tài)集合
struct coroutine{uint64_t birth;//創(chuàng)建時間
uint64_t id;//協(xié)程ID
struct context ctx;//上下文
void *(*func) (void*);//子過程回調函數(shù)
void *arg;//回調函數(shù)參數(shù)
struct nty_coroutine_status status;// 協(xié)程的狀態(tài)
void *stack;// 棧
size_t stack_length;//棧大小
nty_schedule *sched;//調度器
//狀態(tài)集合
struct rbtree_node wait;
struct queue_node ready;
struct rbtree_node sleep;
}
typedef struct _nty_coroutine_queue nty_coroutine_queue;
typedef struct _nty_coroutine_rbtree_sleep nty_coroutine_rbtree_sleep;
typedef struct _nty_coroutine_rbtree_wait nty_coroutine_rbtree_wait;
typedef struct _nty_schedule {uint64_t birth;//創(chuàng)建時間
nty_cpu_ctx ctx;//上下文
struct _nty_coroutine *curr_thread;//當前運行的協(xié)程
int page_size;
// epoll 管理
int poller_fd;
int eventfd;
struct epoll_event eventlist[NTY_CO_MAX_EVENTS];
int nevents;
int num_new_events;
//狀態(tài)集合
nty_coroutine_queue ready;
nty_coroutine_rbtree_sleep sleeping;
nty_coroutine_rbtree_wait waiting;
} nty_schedule;協(xié)程可以讓業(yè)務代碼易于管理，整個流程清晰；自己實現(xiàn)調度器，在單線程中實現(xiàn)異步調度。協(xié)程的底層還是使用epoll等IO多路復用器，性能上只能趨近reactor。
協(xié)程的單核運行過程：
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