01 《没有废话！说明白点！》——协程到底是什么？

1 前言

很多人都没有把协程说太明白，文章都是在说废话一样。我看到现在也一知半解，把协程认真总结一下。

2 我的理解

2.1 文档总结

• 线程是一个执行逻辑。

• 线程分为内核态线程和用户态线程：

  • 内核态线程：由操作系统控制线程运行。
  • 用户态线程：由进程自己控制线程运行，本质上由内核态线程控制。

  大多时候人们谈及线程，其实是在说“内核态线程”，这也是为什么很多文档混乱的原因。后文谈及到“内核态线程”会直接写明“内核态线程”，而“线程”只代表一个执行逻辑。

• 对于操作系统来说，其无法感知到用户态线程，所以内核态线程是CPU的执行单元。

• 线程需要被某一个更高管理者管理，则需要线程的调度方法，分为下面两种：

  • 协作式调度：当前线程完全占用CPU，除非自己让出，否则，直到运行结束，系统才执行下一个线程。管理者只掌握调度权，线程自己掌握执行权。
  • 抢占式调度：由更高管理者决定CPU下一个执行的是哪一个线程，定期的中断当前正在执行的线程，任何一个线程都不能独占。更高管理者掌握调度权和执行权。

• 进程是由“多个数据区域 + 至少一个内核态线程”组成的一次活动。

• 协程是一个用户态线程，采用“协作式调度”，所以称为“协程”。假如使用其他方式就不叫协程，同时很明确地认为——协程是线程。

2.2 简单总结

• 内核态线程的执行才是进程的活动。
• 操作系统调度管理的线程，为内核态线程。
• 内核态线程调度管理的线程，为用户态线程。
• 内核态线程使用协作式调度管理的线程，为协程。

2.3 基础的协程实现

• 两个由操作系统管理的内核态线程：
  • 执行者：用于执行协程。
  • 管理者：用于管理协程的原数据。
• 协作式体现在“协程可以主动停止”：
  • 执行者在执行过程中不受其他影响。当协程主动退出，并给出“下一次执行该协程条件”，例如“I/O准备好”“某个变量的值为1”或者没有。当该条件符合后，管理者才会放到“可运行队列”中。
  • 和内核态线程不同的是，操作系统可以根据某种算法，主动中断其执行过程。
• 执行者切换协程的过程：
  • 协程主动让出或运行结束。
  • 执行者保存上下文。
  • 管理者管理上下文。
  • 执行者获取下一个执行协程的上下文。
  • 执行者加载上下文。
  • 执行新协程。
• 上下文的保存和加载操作是由Linux提供好的一个依赖，调用底层的C++库即可，其执行在用户态。

3 总结

这样的理解能匹配得上其他文档的说明，个人感觉没什么问题。有错欢迎批评。