linux网络编程7——协程设计原理与汇编实现

最新推荐文章于 2025-07-01 11:07:35 发布

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协程设计原理与汇编实现

协程设计原理与汇编实现

本文介绍了协程的概念、特征、优势、以及其实现原理。

1. 协程概念

协程是一种轻量级的用户态线程。它允许在单个线程内执行多个任务，使得程序可以在不同的函数之间灵活地切换，以便更好地利用 CPU 资源。这种机制特别适合 IO 密集型任务（如网络请求、文件读写）和异步编程场景。协程可以被暂停和恢复，避免了阻塞等待，同时不需要系统级线程的切换成本。

协程的实现在底层是由执行流的跳转切换机制实现的。一般情况，有一个协程调度器作为每个协程挂起时要切换回的代码。

应用场景：

webserver
kv存储
图床，网络层

同步和异步：

"同步"和"异步"主要是指在执行任务时，任务与调用方的相互关系。在同步操作中，调用方会等待任务执行完毕然后继续执行。在异步操作中，调用方会立即返回并继续执行后续的操作，不会等待任务执行完，任务执行完可以通过回调、事件等方式通知调用方。

异步的好处：

多线程并发，充分利用cpu，性能好。

异步的坏处：

代码复杂，不好理解，需要设置回调函数或者使用事件机制。

协程的好处：

同步的编程方式，实现异步的性能。

互联网中协程可能被用到的场景：

浏览器网页加载发送异步HTTP请求时可能用到了协程。
淘宝商店界面加载商品信息
直播界面加载评论和视频流
贴吧加载新的帖子回复
bilibili异步加载新的回复
网络游戏中加载各种位置信息
微信聊天时，需要异步加载和发送信息
音视频通话异步加载流媒体
chatgpt异步发送和接收问答消息
github的git仓库托管服务器可能使用协程处理用户的push、pull等请求

2. 协程的实现

2.1 setjmp

setjmp 和 longjmp 提供了一种低级的非局部跳转机制，适用于需要在 C 程序中实现复杂控制流或异常处理的情况。但由于它们带来的复杂性和潜在风险，使用时需要小心，确保不会影响程序的可维护性和可读性。

代码示例：

#include <setjmp.h>
#include <stdio.h>

jmp_buf env1, env2, env3;

// coroutine1
void func1(void)
{
   
   
    int cur = 0;
    int ret = setjmp(env1);
    if (ret == 0)
        longjmp(env3, 1);
    
    printf("func1: %d [%d]\n", ret, cur++);
    if (ret < 20)
    {
   
   
	    longjmp(env2, ++ret);    
    }
}

// coroutine1
void func2(void)
{
   
   
    int cur = 0;
    int ret = setjmp(env2);
    printf("func2: %d [%d]\n", ret, cur++);
    if (ret < 20)
    {
   
   
	    longjmp(env1, ++ret);    
    }
}

int main()
{
   
   
    int ret = setjmp(env3);
    if (ret == 0)
    	func1()</