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最新推荐文章于 2025-02-17 15:56:15 发布

寻觅神迹

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本文对比了使用多线程和协程实现生产者-消费者模型的优劣。协程在同一线程内运行，避免了竞争条件，减少了上下文切换带来的开销，并允许创建大量轻量级协程。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

coroutine 和函数一样, 区别在于 coroutine 有多个入口点, 而一般的函数函数只能有一个入口点. 一般的函数只能从开始的地方执行, 一旦退出, 就只能从唯一的入口点再开始了. 但是 coroutine 不同, 当它觉得没有任务需要处理时, 它可以把 CPU 让给其他函数, 然后它在这个让出的点等待, 直到其它函数再把 CPU 给它.

考虑以下的例子(producer-consumer 的模型):

producer 创建 buf, consumer 处理 buf. 这是很常见的编程模型, 在 C/S 或者其他编程框架中很常见.

一般我们用多线程的话, 大概会这样写:

q = new queue
 
producer_thread():
    loop:
        create some new items
        lock queue // 操作 queue 之前需要加锁保护数据
        add the items to q
        unlock queue
 
consumer_thread():
    loop:
        lock queue // 同样需要加锁
        remove some items from q
        unlock queue
        consumer items
 
main():
    create_producer_thread()
    create_consumer_thread()

而如果我们使用用 coroutine 的话, 情况就会好很多:

q = new queue
 
producer():
    loop:
        create some new items
        add the items to q
        yield to consumer
 
consumer():
    loop:
        remove some items from q
        consumer items
        yield to producer
 
main():
    initialize coroutine

coroutine 的优点

通过上面简单的示例(真实情况可能更复杂一些), 我们已经可以看到使用 coroutine 的优点了:

produce 和 consume 都是在同一个线程里执行的, 不会有 race condition 的问题发生.
coroutine 是在用户空间实现的, coroutine 的堆栈是由用户自己维护的, 在切换的时候, 用户交换 caller 和 coroutine 的堆栈, 这比在内核空间开执行的 thread 的切换节省了大量的开销(想象一下, 切换 thread 的时候, 需要做很多上下文的切换, 各种寄存器 ……).
coroutine 的成本很低, 可以产生大量的 coroutine, 不像线程, 每个线程有自己的线程堆栈, ID, 上下文等.
可以由用户来控制 coroutine 的执行, 虽然 thread 也可以进行某种程序的控制, 但是基本上 thread 的调度都是由 OS 来完成的.

原文地址： http://mathslinux.org/?p=234