深入理解Tencent/libco中的协程条件变量实现-优快云博客

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深入理解Tencent/libco中的协程条件变量实现

libco libco is a coroutine library which is widely used in wechat back-end service. It has been running on tens of thousands of machines since 2013. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/li/libco

概述

Tencent/libco是一个高性能的协程库，它通过协程的方式实现了轻量级的用户态线程调度。本文将通过分析libco中的example_cond.cpp示例代码，深入讲解libco中条件变量的实现原理和使用方法。

条件变量在协程中的重要性

在多线程编程中，条件变量(condition variable)是一种常用的线程同步机制。在协程环境中，同样需要类似的机制来实现协程间的同步与通信。libco通过co_cond_t系列函数提供了协程专用的条件变量实现。

示例代码解析

数据结构定义

struct stTask_t {
    int id;
};

struct stEnv_t {
    stCoCond_t* cond;
    queue<stTask_t*> task_queue;
};

stTask_t：表示一个简单的任务，仅包含一个ID字段
stEnv_t：共享环境结构，包含：
- cond：条件变量指针
- task_queue：任务队列，用于生产者和消费者之间传递任务

生产者协程

void* Producer(void* args) {
    co_enable_hook_sys();
    stEnv_t* env = (stEnv_t*)args;
    int id = 0;
    while (true) {
        stTask_t* task = (stTask_t*)calloc(1, sizeof(stTask_t));
        task->id = id++;
        env->task_queue.push(task);
        printf("%s:%d produce task %d\n", __func__, __LINE__, task->id);
        co_cond_signal(env->cond);
        poll(NULL, 0, 1000);
    }
    return NULL;
}

生产者协程的主要逻辑：

启用系统调用hook（co_enable_hook_sys()）
循环创建任务并放入队列
每次放入新任务后，通过co_cond_signal通知消费者
使用poll实现1秒的延迟（模拟实际生产耗时）

消费者协程

void* Consumer(void* args) {
    co_enable_hook_sys();
    stEnv_t* env = (stEnv_t*)args;
    while (true) {
        if (env->task_queue.empty()) {
            co_cond_timedwait(env->cond, -1);
            continue;
        }
        stTask_t* task = env->task_queue.front();
        env->task_queue.pop();
        printf("%s:%d consume task %d\n", __func__, __LINE__, task->id);
        free(task);
    }
    return NULL;
}

消费者协程的主要逻辑：

同样启用系统调用hook
检查任务队列是否为空
如果为空，调用co_cond_timedwait等待条件变量信号
当有任务时，取出并处理任务

主函数

int main() {
    stEnv_t* env = new stEnv_t;
    env->cond = co_cond_alloc();

    stCoRoutine_t* consumer_routine;
    co_create(&consumer_routine, NULL, Consumer, env);
    co_resume(consumer_routine);

    stCoRoutine_t* producer_routine;
    co_create(&producer_routine, NULL, Producer, env);
    co_resume(producer_routine);
    
    co_eventloop(co_get_epoll_ct(), NULL, NULL);
    return 0;
}

主函数流程：