java协程处理IO_协程，高并发IO的终级杀器(1)

我用了这么多课程，讲了那么多NIO的相关的知识，终于来到了协程这一节课。

先声明一点，本节课看起来觉得看不懂的同学，不要着急，可以先放下，等慢慢理解了进程，线程的概念以后，再回来看这节课。

Callback Hell

Callback模型看起来，已经很不错了，但是，如果要连续地读取多个数值，那么多层的Callback就会嵌套在一起。这个嵌套会使得代码很难看，也很难维护。代码最好是能像客户端那样顺序地写。所有IO模型中，阻塞式的，顺序式的，同步代码是最直观，最简单的。

那我们能不能把这个callback修改成同步的代码呢？

答案是，能，这个方法就是协程。

协程的定义协程是个什么东西呢？它是一种轻量级的，用户态的执行单元。它占用的内存非常少，几乎是需要多少才用多少。相比起线程在创建之初就指定栈空间，协程所使用的内存可以动态地变化。它主要有两个特点：

占用的资源更少。

所有的切换和调度都发生在用户态。

协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时，将寄存器上下文和栈保存到其他地方，在切回来的时候，恢复先前保存的寄存器上下文和栈。因此：协程能保留上一次调用时的状态(即所有局部状态的一个特定组合)，每次过程重入时，就相当于进入上一次调用的状态，换种说法：进入上一次离开时所处逻辑流的位置。在并发编程中，协程与线程类似，每个协程表示一个执行单元，有自己的本地数据，与其它协程共享全局数据和其它资源。目前主流语言基本上都选择了多线程作为并发设施，与线程相关的概念是抢占式多任务(Preemptive multitasking)，而与协程相关的是协作式多任务。

不管是进程还是线程，每次阻塞、切换都需要陷入系统调用(system call)，先让CPU跑操作系统的调度程序，然后再由调度程序决定该跑哪一个进程(线程)。而且由于抢占式调度执行顺序无法确定的特点，使用线程时需要非常小心地处理同步问题，而协程完全不存在这个问题(事件驱动和异步程序也有同样的优点)。

协作式的任务，是要用户自己来负责任务的让出的。如果一个任务不主动让出，其他任务就不会得到调度。这是协程的一个弱点，但是好好的规划，这其实是一个可以变得很强大的优点。

关于协程，有一篇很好的文章：C/C++协程库libco：微信怎样漂亮地完成异步化改造

这是微信服务端的协程化改造，这里面也有很多关于协程的介绍。大家可以好好读一读。

其他语言中的协程

说了这么多，可能大家还是没有一个直观的感受。我还是举例来说明，从最简单的到复杂的，一点点来。

很多编程语言中都有协程。Lua, Ruby 等等都有自己的协程实现。Go完全就是因为协程而发展壮大的。协程的实现有很多方式，我可以从最简单的stackless的协程开始一点点为大家示例。

最简单的例子，我先用python举个例子：

def fib():

a = 0

b = 1

while True:

yield b

a, b = b, a + b

o = fib()

for i in xrange(10):

print o.next()

Python中使用的是一种名为Generator的东西。大家可以把这些代码保存到一个名为test.py中，然后使用python来执行它：

可以看到，这个程序可以打印出Fibonacci的前10项，实际上，只要你愿意，这个o.next()方法是可以一直执行下去的，可以打印出Fibonacci的任意项数。这个程序的奥秘就在于yield方法。

在Python中，如果函数定义中使用了yield语句，这个函数就会变成一个叫做Generator的东西，调用穿上函数时，返回的那个对象就是Generator，例如我们例子中的o。在Generator上调用next方法，就会开始真正执行fib中的逻辑。分别是把a设为0，b设为1，然后进入一个无限循环。在循环体中，遇到yield，函数调用就会退出，并且把 b 做为返回值返回到 next 的调用者那里。但是这个返回并不是真的就把函数全部退掉了，而是保存函数现场。这一步非常重要，这保证了下一次再调next 的时候，a, b 的值会是上次中断时a 和 b的值。

a, b 的值都是保存在 o 中的，o 就像一个可以源源不断地产生数字的发生器一样，所以给它一个名字叫Generator

理解了这个函数，大家对于协程保存现场可能会有一些初步的印象了。由于yield这种东西，只能保存一层函数调用，所以这种东西也叫 stackless coroutine。就是说整个函数调用栈，这里是无法保存的。

如果你的机器上没有python，那也不用去装，因为你还可以使用chrome来运行javascript的例子。打开chrome浏览器，点F12，然后选择console:

像我这样输入 fib 函数的定义，然后使用Generator来生成fibonacci数列。JS中的生成器与Python是一样的。

好了，今天就先讲这么多，下节课我们讲 Kotlin 和 C# 的实现，大家就能更清楚了。

上一节课：