协程简介

关于协程的概念，其实由来已久，在介绍协程的概念之前先简单回顾下我们通常使用到的例程、线程等概念。

例程（Subroutine）

例程的概念类似于函数，但含义更为丰富一些。例程是某个系统对外提供的功能接口或服务的集合。比如操作系统的API、服务等就是例程；C语言运行时提供的标准库函数等也是例程。Pthreads库提供的一套线程相关的API也属于例程。通俗的理解，一个子例程就是一次子函数调用，只不过相对一般函数，例程的通用性和相对独立性都比较强。

协程（Coroutine）

协程，意思就是“协作的例程”（co-operative routines），最早由Melvin Conway在1963年提出并实现。跟主流程序语言中的线程不一样，线程实现的系统称之为抢占式多任务系统，而协程实现的多任务系统是协作式多任务系统。线程由于缺乏yield语义，所以运行过程中不可避免需要调度，休眠挂起，上下文切换等系统开销，还需要小心使用同步机制保证多线程正常运行。而协程的调度是程序自行管理的，不需要同步机制，协程之间的切换也只涉及到控制权的交换，相比较线程来说是非常轻便的。

协程与例程的区别

通俗的理解，一个子例程就是一次子函数调用，那么实际上协程就是类似于函数一样的程序组件。它们的重要区别在于，通常而言，例程只有一个调用入口起始点，返回之后就结束了，而协程入口既可以是起始点，也可以从上一个返回点继续执行，也就是说协程提供了 yield / resume的语义特性，即协程在执行过程中可以暂停，转而去执行其他的协程，同时可以在未来某个时刻点返回到上次暂停的地方继续往下执行。协程的最大威力也就在于此，比如利用协程的这种能力，我们可以轻易的实现想都不敢想的同步代码异步执行。再比如采用协程，我们也可以很容易的实现某种业务的状态机，而且可读性和可维护性大大的提高。

协程另外一个重要的特点就是：协程是作用在用户态，操作系统内核对于协程是毫无感知的，这样一来，协程的创建就类似于普通对象的创建，非常轻量级，从而使你可以在一个线程里面轻松创建数十万个协程，就像数十万次函数调用一样。可以想象一下，如果是在一个进程里面创建数十万个线程，结果该是怎样可怕。

进程、线程和协程

进程拥有自己独立的堆和栈，是系统资源管理的最小单位，进程由操作系统调度。
线程拥有自己独立的栈，共享堆，不共享栈，是系统调度的最小单位线程亦由操作系统调度。
协程和线程一样共享堆，不共享栈，协程由程序员在协程的代码里显示的调度，且协程的切换完全在用户态进行。

协程和线程的区别是：协程由于是程序完全自行管理协程的切换，极大的减少了进程/线程上下文的切换，避免了无意义的调度，由此可以提高性能，但也因此，程序员必须自己承担调度的责任，同时，协程也失去了标准线程使用多CPU的能力。总体简而言之，本质上协程就是用户空间下的线程。

协程的实现库

Lua, Go等语言原生支持协程
Java依赖第三方库，例如最为著名的协程开源库Kilim
C标准库里的函数setjmp和longjmp可以用来实现一种协程。不幸的是，setjmp和longjmp的相当地难以实现。另外一种广为使用的C语言协程非标准库有 ucontext，网上绝大多数 C 协程库也是基于 ucontext 组件实现的。