Lua协同程序coroutine的简介及优缺点

Lua中的协同程序coroutine是一种特殊的线程，它允许您在相同进程中的不同代码段之间切换执行。与操作系统线程相比，coroutine更加轻量级，且由于没有线程间的切换和锁竞争开销，所以使用coroutine可以有效提高性能。

如何创建一个coroutine

在Lua中，使用函数coroutine.create()可以创建一个coroutine对象，例如：

local co = coroutine.create(function() 
      print("I am a coroutine") 
  end
)

注意：创建coroutine对象只是创建一个coroutine，实际上还没有开始执行它。要执行它，需要使用函数coroutine.resume()。

如何启动和恢复coroutine

用函数coroutine.resume()启动和恢复coroutine，例如：

local co = coroutine.create(function() 
      print("I am a coroutine") 
  end
)

coroutine.resume(co) -- 输出"I am a coroutine"

注意：要启动一个coroutine，必须先创建一个coroutine对象，并使用coroutine.resume()来启动它。使用resume函数时，传递给它的第一个参数就是要启动的协程对象。resume的返回值表示当前协程执行到何处，当协程执行完毕时，则返回false。

使用coroutine进行协作编程

一个coroutine可以主动让出自己的执行权并让另一个coroutine继续执行，这样两个coroutine就可以协作完成一个任务。例如：

local co1 = coroutine.create(function()
    while true do
        print("Coroutine 1")
        coroutine.resume(co2)
        coroutine.yield()
    end
end)

local co2 = coroutine.create(function()
    while true do
        print("Coroutine 2")
        coroutine.resume(co1)
        coroutine.yield()
    end
end)

coroutine.resume(co1) -- Output: Coroutine 1

在上述示例中，两个coroutine通过协作编程，无限执行各自的任务，并通过函数coroutine.resume()和coroutine.yield()来完成协作。

coroutines的优点和缺点

coroutine的优点有：

• 与线程相比，coroutine更加轻量级，没有线程间的切换和锁竞争开销，所以使用coroutine可以提高性能。
• coroutines可以实现协作式而非抢占式的多任务处理，这种方式可以更好地避免死锁等问题。

coroutine的缺点有：

• coroutine只存在于当前进程的上下文环境中，无法跨进程运行。这导致coroutine在处理多进程场景下可能不如线程和进程好用。
• coroutine对于一些特定的场景（例如I/O密集型程序）可能并不适用，因为当协程在等待某些I/O操作完成时，会持续阻塞直到操作完成。

总之，coroutine与线程的使用方式类似，但更加轻量级，不容易发生死锁等问题。不过在处理多进程场景，或是对于I/O密集型程序协程可能并不适用。

示例1

下面的代码演示了如何在协程中实现一个简单的计数器：

local counter = coroutine.create(function()
    local i = 0
    while true do
        i = i + 1
        coroutine.yield(i)
    end
end)

print(coroutine.resume(counter)) -- Output: true 1
print(coroutine.resume(counter)) -- Output: true 2
print(coroutine.resume(counter)) -- Output: true 3

在上述示例中，coroutine对象counter被创建之后，它通过函数coroutine.resume()被启动，然后通过函数coroutine.yield()来主动让出自己的执行权，并返回一个计数值。每次通过函数resume()启动coroutine，都会继续上一次yield的地方继续执行。

示例2

下面的代码演示了如何使用coroutine实现一个简单的任务调度器：

local tasks = {}

local scheduler = coroutine.create(function()
    while true do
        for i = 1, #tasks do
            if tasks[i] then
                local co = tasks[i]
                tasks[i] = nil
                coroutine.resume(co)
            end
        end
        coroutine.yield()
    end
end)

function addTask(task)
    table.insert(tasks, coroutine.create(task))
end

function run()
    while true do
        coroutine.resume(scheduler)
    end
end

addTask(function()
    print("Task 1")
end)

addTask(function()
    print("Task 2")
end)

run()

在上述示例中，任务调度器scheduler是一个coroutine，管理了一个任务队列tasks。具体来说，每次调用addTask()函数，都会创建一个coroutine来执行具体任务，并把这个coroutine加入到任务队列中。调度器的执行逻辑是，从任务队列中依次取出每个coroutine运行，直到整个队列运行完毕后再次休眠。

通过这种方式，我们可以使用coroutine来实现一个自己的任务调度器，实现定制化的任务运行逻辑。