15 Lua 协同程序(coroutine)

什么是协程(coroutine)？

（1）线程

首先复习一下多线程。我们都知道线程——Thread。每一个线程都代表一个执行序列。

当我们在程序中创建多线程的时候，看起来，同一时刻多个线程是同时执行的，不过实质上多个线程是并发的，因为只有一个CPU，所以实质上同一个时刻只有一个线程在执行。

在一个时间片内执行哪个线程是不确定的，我们可以控制线程的优先级，不过真正的线程调度由CPU的调度决定。

（2）协程

那什么是协程呢？协程跟线程都代表一个执行序列。不同的是，协程把线程中不确定的地方尽可能的去掉，执行序列间的切换不再由CPU隐藏的进行，而是由程序显式的进行。

所以，使用协程实现并发，需要多个协程彼此协作。

基本语法

三、coroutine库详解

(1)coroutine.create (f)

传一个函数参数，用来创建协程。返回一个“thread”对象。

(2)coroutine.isyieldable ()

如果正在运行的协程可以让出，则返回真。值得注意的是，只有主协程（线程）和C函数中是无法让出的。

(3)coroutine.resume (co [, val1, ···])

这是一个非常重要的函数。用来启动或再次启动一个协程，使其由挂起状态变成运行状态。

可以这么说，resume函数相当于在执行协程中的方法。参数Val1…是执行协程co时传递给协程的方法。

首次执行协程co时，参数Val1…会传递给协程co的函数；

再次执行协程co时，参数Val1…会作为给协程co中上一次yeild的返回值。

不知道这句话大家理解了没，这是协程的核心。如果没理解也不用急，继续往下看，稍后我会详细解释。

resume函数返回什么呢？有3种情况：

1）、如果协程co的函数执行完毕，协程正常终止，resume 返回 true和函数的返回值。

2）、如果协程co的函数执行过程中，协程让出了（调用了yeild()方法），那么resume返回true和协程中调用yeild传入的参数。

3）、如果协程co的函数执行过程中发生错误，resume返回false与错误消息。

可以看到resume无论如何都不会导致程序崩溃。它是在保护模式下执行的。

(4)coroutine.running ()

用来判断当前执行的协程是不是主线程，如果是，就返回true。

(5)coroutine.status (co)

返回一个字符串，表示协程的状态。有4种状态：

1）、running。如果在协程的函数中调用status，传入协程自身的句柄，那么执行到这里的时候才会返回running状态。

2）、suspended。如果协程还未结束，即自身调用了yeild或还没开始运行，那么就是suspended状态。

3）、normal。如果协程A resume 协程B时，协程A处于的状态为normal。在协程B的执行过程中，协程A就一直处于normal状态。因为它这时候既不是挂起状态、也不是运行状态。

4）、dead。如果一个协程发生错误结束，或正常终止。那么就处于dead状态。如果这时候对它调用resume，将返回false和错误消息。

(6)coroutine.wrap (f)

wrap()也是用来创建协程的。只不过这个协程的句柄是隐藏的。跟create()的区别在于：

1）、wrap()返回的是一个函数，每次调用这个函数相当于调用coroutine.resume()。

2）、调用这个函数相当于在执行resume()函数。

3）、调用这个函数时传入的参数，就相当于在调用resume时传入的除协程的句柄外的其他参数。

4）、调用这个函数时，跟resume不同的是，它并不是在保护模式下执行的，若执行崩溃会直接向外抛出。

(7)coroutine.yield (···)

使正在执行的函数挂起。

　　传递给yeild的参数会作为resume的额外返回值。

　　同时，如果对该协程不是第一次执行resume，resume函数传入的参数将会作为yield的返回值。

以下实例演示了以上各个方法的用法：

例子1：简单实用resume、yield，如下：

--创建一个协程coco
coco = coroutine.create( function (a, b)
    print ("resume args:"..a..","..b)
    --协程被挂起
    yreturn = coroutine.yield() -- yreturn 应该是下次resume唤醒传递进来的参数
    print ("yretur:"..yreturn)
end)
--第一次启动coco协程
print (coroutine.resume(coco,0,1))
--第二次启动coco协程
print (coroutine.resume(coco, "第二次传递的参数,作为上一次yield的返回值"))

输出结果为:

resume args:0,1
true
yretur:第二次传递的参数,作为上一次yield的返回值
true

例子2：简单使用wrap，如下：

coco2 = coroutine.wrap(function (a, b) 
            print ("warp resume args:"..a..","..b)
            yreturn = coroutine.yield()
            print ("continue "..yreturn)
end)
print (type(coco2))
coco2(0,1)
coco2(3)

输出结果：

function
warp resume args:0,1
continue 3

例子3：多个协程配合使用

function status()
    print("Co1's status:"..coroutine.status(co1)..",".."co2's status:"..coroutine.status(co2))
end
co1 = coroutine.create(function (a)
        print ("arg is :"..a)
        status()
        local stat, rere = coroutine.resume(co2, "2")
        print ("resume's return is "..rere)
        status()
        local stat2,rere2 = coroutine.resume(co2, "4")
        print ("resume's return is"..rere2)
        local arg = coroutine.yield("6")
end)
co2 = coroutine.create(function (a)
        print ("arg is :"..a)
        status()
        local rey = coroutine.yield("3")
        print ("yeild's return is ".. rey)
        status()
        coroutine.yield("5")
end)
stat,main_ret = coroutine.resume(co1, "1")
status()
print ("last return is "..main_ret)

结果如下：

arg is :1
Co1's status:running,co2's status:suspended
arg is :2
Co1's status:normal,co2's status:running
resume's return is 3
Co1's status:running,co2's status:suspended
yeild's return is 4
Co1's status:normal,co2's status:running
resume's return is5
Co1's status:suspended,co2's status:suspended
last return is 6

例子4：多个协程配合使用

function foo(a)
    print ("foo", a)
    return coroutine.yield(2*a)
end
co = coroutine.create(function(a, b)
        print("co-body", a, b)
        local r = foo(a+1)
        print("co-body", r)
        local r, s = coroutine.yield(a+b, a-b)
        print ("co-body", r, s)
        return b, "end"
end)

co-body 1       10
foo     2
main    true    4
co-body r
main    true    11      -9
co-body x       y
main    true    10      end
main    false   cannot resume dead coroutine