Lua语言基础汇总,7 -- 协同程序

前言

协同程序与线程差不多,也就是一条执行序列,拥有自己独立的栈、局部变量和指令指针,同时又与其它协同程序共享全局变量和其它大部分东西。从概念上讲,线程与协同程序的主要区别在于,一个具有多个线程的程序可以同时运行几个线程,而协同程序却需要彼此协作的运行。就是说,一个具有多个协同程序的程序在任意时刻只能运行一个协同程序,并且正在运行的协同程序只会在其显式地要求挂起时,它的执行才会暂停。

协同程序基础

Lua将所有关于协同程序的函数放置在一个名为“coroutine”的table中。函数create用于创建新的协同程序,它只有一个参数,就是一个函数。该函数的代码就是协同程序需要执行的内容。create会返回一个thread类型的值,用以表示新的协同程序,一般create的参数是一个匿名函数,例如以下代码:

1

local co = coroutine.create(function () print("Hello WOrld") end)

一个协同程序可以有四种不同的状态:挂起(suspended)、运行(running)、死亡(dead)和正常(normal)。当新创建一个协同程序时,它处于挂起状态,言外之意就是,协同程序不会在创建它时自动执行其内容,我们可以通过函数status来检查协同程序的状态。

1

2

local co = coroutine.create(function () print("Hello WOrld") end)

print(coroutine.status(co)) -- suspended

函数coroutine.resume用于启动或再次启动一个协同程序的执行,并将其状态由挂起改为运行:

1

2

3

local co = coroutine.create(function () print("Hello WOrld") end)

print(coroutine.status(co)) -- suspended

coroutine.resume(co) -- Hello World

上面的代码中,我调用了resume函数,将协同程序co由suspended改为running状态,当打印了Hello World之后,协同程序co就处于死亡状态。

到目前为止,协同程序就是一种函数调用。其实,协同程序的真正强大之处在于函数yield的使用上,该函数可以让一个运行中的协同程序挂起,而之后可以再恢复它的运行,例如以下代码:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

local co = coroutine.create(function ()

fori = 1, 10do

print("co", i)

coroutine.yield()

end

end)

-- 打印初始状态

print(coroutine.status(co)) -- suspended

-- 唤醒协同程序co

coroutine.resume(co) -- 打印co 1

-- 打印协同程序的状态

print(coroutine.status(co)) -- suspended

-- 再次唤醒协同程序co

coroutine.resume(co) -- 打印co 2

-- 打印协同程序的状态

print(coroutine.status(co)) -- suspended

coroutine.resume(co) -- 打印co 3

coroutine.resume(co) -- 打印co 4

coroutine.resume(co) -- 打印co 5

coroutine.resume(co) -- 打印co 6

coroutine.resume(co) -- 打印co 7

coroutine.resume(co) -- 打印co 8

coroutine.resume(co) -- 打印co 9

coroutine.resume(co) -- 打印co 10

coroutine.resume(co) -- 什么都不打印

print(coroutine.status(co)) -- dead

coroutine.resume(co)

当在协同程序的执行中发生任何错误,Lua是不会显示错误消息的,而是将执行权返回给resume调用。当coroutine.resume的第一个返回值为false时,就表明协同程序在运行过程中发生了错误;当值为true时,则表明协同程序运行正常。

当一个协同程序A唤醒另一个协同程序B时,协同程序A就处于一个特殊状态,既不是挂起状态(无法继续A的执行),也不是运行状态(是B在运行)。所以将这时的状态称为“正常”状态。

Lua的协同程序还具有一项有用的机制,就是可以通过一对resume-yield来交换数据。在第一次调用resume时,并没有对应的yield在等待它,因此所有传递给resume的额外参数都视为协同程序主函数的参数。如下述代码:

当协同程序中没有yield时,第一次调用resume,所有传递给resume的额外参数都将视为协同程序主函数的参数,如以下代码:

1

2

3

4

5

local co = coroutine.create(function (a, b, c)

print("co", a, b, c)

end)

coroutine.resume(co, 1, 2, 3) -- co 1 2 3

当协同程序中存在yield时,一切就变的复杂了,先来分析一下这个流程:

1. 调用resume,将协同程序唤醒;

2. 协同程序运行;

3. 运行到yield语句;

4. yield挂起协同程序,第一次resume返回(注意:此处yield返回,参数是resume的参数);

5. 第二次resume,再次唤醒协同程序(注意:此处resume的参数中,除了第一个参数,剩下的参数将作为yield的参数);

6. yield返回;

7. 协同程序继续运行;

此处从其它博客中借鉴的一部分代码,可以说明上面的调用流程:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

function foo (a)

print("foo", a) -- foo 2

returncoroutine.yield(2 * a) --return2 * a

end

co = coroutine.create(function (a , b)

print("co-body", a, b) -- co-body 1 10

local r = foo(a + 1)

print("co-body2", r)

local r, s = coroutine.yield(a + b, a - b)

print("co-body3", r, s)

returnb,"end"

end)

print("main", coroutine.resume(co, 1, 10)) --true, 4

print("------")

print("main", coroutine.resume(co,"r")) --true11 -9

print("------")

print("main", coroutine.resume(co,"x","y")) --true10 end

print("------")

print("main", coroutine.resume(co,"x","y")) --falsecannot resume dead coroutine

print("------")

输出结果如下:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

>lua -e"io.stdout:setvbuf \'no\'""test.lua"

co-body 1 10

foo 2

maintrue4

------

co-body2 r

maintrue11 -9

------

co-body3 x y

maintrue10 end

------

mainfalsecannot resume dead coroutine

------

>Exit code: 0

resume和yield的配合强大之处在于,resume处于主程中,它将外部状态(数据)传入到协同程序内部;而yield则将内部的状态(数据)返回到主程中。

生产者-消费者问题

现在我就使用Lua的协同程序来完成生产者-消费者这一经典问题。生产者生产东西,消费者消费生产者生产的东西。

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

local newProductor

function productor()

local i = 0

whiletruedo

i = i + 1

send(i) -- 将生产的物品发送给消费者

end

end

function consumer()

whiletruedo

local i = receive() -- 从生产者那里得到物品

print(i)

end

end

function receive()

local status, value = coroutine.resume(newProductor)

returnvalue

end

function send(x)

coroutine.yield(x) -- x表示需要发送的值,值返回以后,就挂起该协同程序

end

-- 启动程序

newProductor = coroutine.create(productor)

consumer()

来源网址:http://www.jellythink.com/archives/508