协程,又称微线程,纤程。英文名Coroutine。
协程的概念很早就提出来了,但直到最近几年才在某些语言(如Lua)中得到广泛应用。
子程序,或者称为函数,在所有语言中都是层级调用,比如A调用B,B在执行过程中又调用了C,C执行完毕返回,B执行完毕返回,最后是A执行完毕。
所以子程序调用是通过栈实现的,一个线程就是执行一个子程序。子程序调用总是一个入口,一次返回,调用顺序是明确的。而协程的调用和子程序不同。
协程看上去也是子程序,但执行过程中,在子程序内部可中断,然后转而执行别的子程序,在适当的时候再返回来接着执行。
注意,在一个子程序中中断,去执行其他子程序,不是函数调用,有点类似CPU的中断。比如子程序A、B:
def A():
print ''
print ''
print '' def B():
print 'x'
print 'y'
print 'z'
假设由协程执行,在执行A的过程中,可以随时中断去执行B,B也可能中断再去执行A,结果可能是:12xy3z
看起来A、B的执行有点像多线程,但协程的特点在于是一个线程执行,那和多线程比,协程有何优势?
最大的优势就是协程极高的执行效率。因为子程序切换不是线程切换,而是由程序自身控制,因此没有线程切换的开销,和多线程比,线程数量越多,协程的性能优势就越明显。
第二大优势就是不需要多线程的锁机制,因为只有一个线程,也不存在同时写变量冲突,在协程中控制共享资源不加锁,只需要判断状态就好了,所以执行效率比多线程高很多。
来看例子:
传统的生产者-消费者模型是一个线程写消息,一个线程取消息,通过锁机制控制队列和等待,但一不小心就可能死锁。如果改用协程,生产者生产消息后,直接通过yield跳转到消费者开始执行,待消费者执行完毕后,切换回生产者继续生产,效率极高:
import time def consumer(): r = ''
while True:
n = yield r
if not n: return
print('[消费者] Consuming %s...' % n)
time.sleep(1)
r = '200 OK' def produce(c):
c.next()
n = 0
while n < 5:
n = n + 1
print('[生产者] Producing %s...' % n)
r = c.send(n)
print('[生产者] Consumer return: %s' % r)
c.close() if __name__=='__main__':
c = consumer()
produce(c)
执行结果:
[生产者] Producing 1...
[消费者] Consuming 1...
[ 生产者] Consumer return: 200 OK
[ 生产者] Producing 2...
[消费者] Consuming 2...
[生产者] Consumer return: 200 OK
注意到consumer函数是一个generator(生成器),把一个consumer传入produce后:
首先调用c.next()启动生成器;
然后,一旦生产了东西,通过c.send(n) 切换到 consumer执行;
consumer 通过 yield 拿到消息,处理,又通过yield把结果传回;
produce 拿到 consumer 处理的结果,继续生产下一条消息;
produce决 定不生产了,通过c.close()关闭consumer,整个过程结束。
整个流程无锁,由一个线程执行,produce和consumer协作完成任务,所以称为“协程”,而非线程的抢占式多任务。一句话总结协程的特点:“子程序就是协程的一种特例。”
如果上面的例子,你看懂了,下面来讲讲PHP的协程。
//生成器函数
function xrange($start, $end, $step = 1) { for ($i = $start; $i <= $end; $i += $step) { //返回一个Generator 对象,并暂停,遍历 Generator对象时,线程会回到这里,继续执行。
yield $i;
}
} //调用成器函数
$generator = xrange(1, 10); //打印对象
print_r($generator);//Generator Object() //遍历$generator 对象
foreach ($generator as $value) {
echo "$value\n";
}
遍历目录
function loopdir($dir){ $list = scandir($dir);
if($list === false) $list = array(); foreach($list as $file){ if($file == '.' || $file == '..') continue; $file = $dir . '/' . $file;
if(is_dir($file)){ foreach(loopdir($file) as $value){
yield $value;
}
}else{
yield $file;
}
}
} $generator = loopdir('/home/zbseoag/Downloads/elasticsearch-head'); foreach ($generator as $value){
print_r($value);
echo '<br/>';
}
以上就是 PHP 协程最基本的应用了。通过协程,可以处理很多消耗内存的任务。比如:读取和分割大文件。
可以查看鸟哥文章:在PHP中使用协程实现多任务调度