【Lua】协程 - 乐耶园

什么是协程？

从多线程的角度看，协程（Coroutine）与线程（thread）类似：协程是一系列的可执行语句，拥有自己的栈、局部变量和指令指针，同时协程又与其它协程共享全局变量和其它几乎一切资源。线程和协程的主要区别：一个多线程程序可以同时并行运行多条线程，而协程却需要彼此协作地运行，即在任意时刻只能有一个协程运行，且协程的切换是在用户态手动控制的，只有当正在运行的协程显示的要求被挂起（suspend）时，其执行才会暂停。

Lua中的协程支持

提供库函数

Lua中的所有协程相关函数都放在coroutine表中。

注：中括号为可选参数

函数原型	作用	补充
coroutine.create(函数对象) -> 协程对象	创建一个协程对象并返回	type(协程对象) = thread
coroutine.resume(协程对象, [传递给协程函数的参数1,2,3..]) -> state, value	开始/继续执行一个协程	正常执行：返回true和yield返回值 ; 发生一个未捕获错误：返回false和错误信息
coroutine.yield([返回值])	挂起当前正在运行的协程
coroutine.status(协程对象) -> status	返回协程状态	create和yield后为挂起(suspended)；执行过程为运行(running)；执行完毕为死亡(dead)；在A协程中唤醒B协程，这时A协程就为正常(normal)状态。
coroutine.wrap(协程主体函数) -> function	创建一个以传入函数作为主体函数的新协程，并返回一个函数	返回的函数类似resume，不同的是调用不会返回state只返回value，如果出错会抛出异常。

使用样例

如果我们需要计算并打印一段斐波那契数列，假设每一步计算都需要一秒钟时间，传统写法可以是这样：

function Fibonacci(n) 
    local tab = {}
    local a, b = 1, 1 
    for i = 1, n do 
        table.insert(tab, a)
        local t = a + b
        a = b
        b = t
        Sleep(1)
    end

    return tab
end

local fib = Fibonacci(10)
for i, v in ipairs(fib) do 
    io.write(v.." ")
end

运行结果: 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55

运行过程：会先等待10秒运算，然后瞬间打印所有结果。

而计算过程直接卡死10秒显然是不太好的，通过协程可以优化这个问题。

协程计算可以这样写：

local coro = nil
function Fibonacci(n) 
    local a, b = 1, 1 
    for i = 1, n do 
        coroutine.yield(a)      --挂起当前协程,并返回结果 
        local t = a + b
        a = b
        b = t
        Sleep(1)
    end
end

coro = coroutine.create(Fibonacci)

function GetFibonacciNext() 
    --开始/继续执行一个协程   正常执行：返回true和yield返回值   发生一个未捕获错误：返回false和错误信息 
    local state, value = coroutine.resume(coro, 10)         
    return value
end

for i = 1, 10 do 
    io.write(GetFibonacciNext().." ")
end

运行结果: 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55

运行过程：每计算出一个结果（间隔1秒）就会立刻返回并打印该值，直到打印完10个数列项。

这样的运行方式显然会更加友好，即需要用到该数据时再计算。

将协程用作迭代器

上述的遍历结果，还可以改成迭代器的用法：

-- 把协程用作迭代器
function GetFibonacciNext(n) 
    local co = coroutine.create(Fibonacci)
    return function() 
        local state, value = coroutine.resume(co, n)
        return value
    end
end

for v in GetFibonacciNext(10) do 
    io.write(v.." ")
end

这样写也能达到相同的效果，且像迭代器一样会更方便使用。

而由于GetFibonacciNext这种写法很常见，即将唤醒对应协程的调用包装在一个函数中，所以Lua语言专门为此提供了一个函数coroutine.wrap来完成这个功能。（wrap的介绍详见上表。）使用wrap函数我们能将GetFibonacciNext函数改成如下代码：

function GetFibonacciNext(n) 
    return coroutine.wrap(function() Fibonacci(n) end)
end

效果一致。

参考资料：《Lua程序设计》第24章