七、Lua中的协同程序

Lua中的协同程序|果冻想

本文是对于“果冻想”的《Lua入门系列》所作笔记，原文来自上面链接。

协同程序基础

Lua将所有关于协同程序的函数放置在一个名为“coroutine”的table中。函数create用于创建新的协同程序，它只有一个参数，就是一个函数。该函数的代码就是协同程序需要执行的内容。create会返回一个thread类型的值，用以表示 新的协同程序，一般create的参数是一个匿名函数，例如以下代码：

local co = coroutine.create(function() print("hello world") end)

一个协同程序可以有四种不同的状态：挂起(suspended)、运行(running)、死亡(dead)和正常(normal)。当新创建一个协同程序时，它处于挂起状态。

local co = coroutine.create(function() print("hello world") end)
print(coroutine.status(co)) -- suspended

函数coroutine.resume用以启动或再次启动一个协同程序的执行，并将其状态有挂起改为运行：

local co = coroutine.create(function() print("hello world") end)
print(coroutine.status(co)) -- suspended
coroutine.resume(co)-- hello world

调用了resume函数，将协同程序由suspended改为running状态，当打印了hello world之后，协同程序就处于死亡状态。

协同程序的真正强大之处在于函数yield的使用上，该函数可以让一个运行中的协同程序挂起，而之后可以再恢复它的运行。

local co = coroutine.create(function ()
     for i = 1, 3 do
          print("co", i)
          coroutine.yield()
     end
end)
-- 打印初始状态
print(coroutine.status(co))     -- suspended
-- 唤醒协同程序co
coroutine.resume(co)     -- 打印co 1
-- 打印协同程序的状态
print(coroutine.status(co))     -- suspended
-- 再次唤醒协同程序co
coroutine.resume(co)     -- 打印co 2
-- 打印协同程序的状态
print(coroutine.status(co))     -- suspended
coroutine.resume(co)     -- 打印co 3
coroutine.resume(co)     -- 什么都不打印
print(coroutine.status(co))     -- dead
coroutine.resume(co)

Lua的协同程序可以通过一对resume-yield来交换数据。在第一次调用resume时，并没有对应的yield在等待它，因此所有传递给resume的额外参数都视为协同程序主函数的参数：

local co = coroutine.create(function(a, b, c)
print("co", a, b, c)
end)
coroutine.resume(co, 1, 2, 3)-- co 1 2 3

当协同程序中存在yield时，一切就变的复杂了，先来分析一下这个流程：

1、调用resume，将协同程序唤醒；

2、协同程序运行；

3、运行到yield语句；

4、yield挂起协同程序，第一次resume返回；（注意：此处yield返回，参数是resume的参数）

5、第二次resume，再次唤醒协同程序；（注意：此处resume的参数中，除了第一个参数，剩下的参数将作为yield的参数）

6、yield返回；

7、协同程序继续运行；

function foo (a)
    print("foo", a)  -- foo 2
    return coroutine.yield(2 * a) -- return 2 * a
end
co = coroutine.create(function (a , b)
    print("co-body", a, b) -- co-body 1 10
    local r = foo(a + 1)
    print("co-body2", r)
    local r, s = coroutine.yield(a + b, a - b)
    print("co-body3", r, s)
    return b, "end"
end)
print("main", coroutine.resume(co, 1, 10)) -- true, 4
print("------")
print("main", coroutine.resume(co, "r")) -- true 11 -9
print("------")
print("main", coroutine.resume(co, "x", "y")) -- true 10 end
print("------")
print("main", coroutine.resume(co, "x", "y")) -- false cannot resume dead coroutine
print("------")

生产者-消费者问题

local newProductor
function productor()
     local i = 0
     while true do
          i = i + 1
          send(i)     -- 将生产的物品发送给消费者
     end
end
function consumer()
     for i = 1,10 do
          local status, value = coroutine.resume(newProductor)     -- 从生产者那里得到物品
          print(value)
     end
end
function send(x)
     coroutine.yield(x)     -- x表示需要发送的值，值返回以后，就挂起该协同程序
end
-- 启动程序
newProductor = coroutine.create(productor)
consumer()