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程序和執行緒、協程的區別

協程,又稱微執行緒,纖程。英文名Coroutine。

協程的概念很早就提出來了,但直到最近幾年才在某些語言(如Lua)中得到廣泛應用。

子程式,或者稱為函式,在所有語言中都是層級呼叫,比如A呼叫B,B在執行過程中又呼叫了C,C執行完畢返回,B執行完畢返回,最後是A執行完畢。

所以子程式呼叫是通過棧實現的,一個執行緒就是執行一個子程式。

子程式呼叫總是一個入口,一次返回,呼叫順序是明確的。而協程的呼叫和子程式不同。

協程看上去也是子程式,但執行過程中,在子程式內部可中斷,然後轉而執行別的子程式,在適當的時候再返回來接著執行。

注意,在一個子程式中中斷,去執行其他子程式,不是函式呼叫,有點類似CPU的中斷。比如子程式A、B:

def A():
    print '1'
    print '2'
    print '3'

def B():
    print 'x'
    print 'y'
    print 'z'

假設由協程執行,在執行A的過程中,可以隨時中斷,去執行B,B也可能在執行過程中中斷再去執行A,結果可能是:

1
2
x
y
3
z

但是在A中是沒有呼叫B的,所以協程的呼叫比函式呼叫理解起來要難一些。

看起來A、B的執行有點像多執行緒,但協程的特點在於是一個執行緒執行,那和多執行緒比,協程有何優勢?

最大的優勢就是協程極高的執行效率。因為子程式切換不是執行緒切換,而是由程式自身控制,因此,沒有執行緒切換的開銷,和多執行緒比,執行緒數量越多,協程的效能優勢就越明顯。

第二大優勢就是不需要多執行緒的鎖機制,因為只有一個執行緒,也不存在同時寫變數衝突,在協程中控制共享資源不加鎖,只需要判斷狀態就好了,所以執行效率比多執行緒高很多。

因為協程是一個執行緒執行,那怎麼利用多核CPU呢?最簡單的方法是多程序+協程,既充分利用多核,又充分發揮協程的高效率,可獲得極高的效能。