# 协程 协程说复杂不复杂说难也不难，一句话可以概括：能提高并发，但不能加速任务，同步代码实现异步IO，异步非阻塞的代码块。 协程是一种特殊函数，是一种可以挂起的函数，然后可以从挂起的地方重新恢复执行，一个线程内的多个协程是串行的，跟CPU处理进程一样，同一时刻只能一个协程在线程上运行，除非出让了控制权给别的协程运行。协程无法利用多核CPU因此协程只能解决并发问题，不能解决任务处理速度问题。协程就是把一个大任务再分成更小的片段，封装程一个函数，当其中一个协程需要IO阻塞的时候，主动挂起当前协程，把控制权交给其他协程运行。 我们知道进程和线程是由操作系统调度的，什么时候执行取决于操作系统什么时候把CPU时间交给某个进程或者线程，而协程是什么时候交出控制权是由用户决定的。进程和线程属于内核态，协程属于用户态线程。 协程是一种用户态的轻量级线程，协程的调度完全由用户控制。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，直接操作栈则基本没有内核切换的开销，可以不加锁的访问全局变量，所以上下文的切换非常快。 ### 协程特点 * 1、用户态线程、遇到IO主动让出控制权 * 2、多个协程代码依然是串行的，无需加锁 * 3、开销低，只占用内存，不存在进程、线程切换开销 * 4、并发量大，单个进程可开启50w个协程 * 5、随时随地，只要想并发，就调用go创建协程  <center>图：1.5-1</center> 我们知道线程是轻量级的进程，那么协程就是轻量级的线程。协程运行在线程之上，一个线程可以有多个协程。 我们知道在进程遇到阻塞的时候开多一个线程在进程内部切换，避免每次都切换进程，这样可以更大力度的使用CPU分给这个进程的可使用时间。而协程跟线程和进程的关系很类似，只不过协程是跟线程直接建立关系。  <center>图：1.5-2</center> 图：1.5-2 是多个线程之间切换的示意图，那么我们来考虑一下，如果线程只是等待IO操作（网络或者文件），那么为什么像线程重复使用进程一样来重复的使用这个线程呢？我们把IO去掉，看看这个图是什么样子的。  <center>图：1.5-3</center> 去掉IO部分操作，可以看出来基本上这个并发请求应用程序代码可以在 `单个线程中` 运行，协程最大力度的利用了线程等待IO的时间，让程序在等待IO的时候可以执行别的业务代码。  <center>图：1.5-4</center> 从图：1.5-4 看着像不像一个线程的执行流程，这就是协程的魅力所在，当一个协程被yield之后会被挂起，把控制权转移给线程内部的其他协程，因为是在线程上进行的切换，所以开销远远比进程和线程低很多。  <center>图：1.5-5</center> 当程序调用协程之后，当前协程会主动让出控制权交给同一个线程内的其他协程处理，类似图：1.5-5所示，开发者代码中需要使用IO的时候主动让出协程的控制权给别的协程使用。  <center>图：1.5-6</center> 去掉IO部分再看协程的处理，就跟图：1.5-4所示的一样，直接执行的都是业务逻辑，避免遇到IO导致线程转换到等待状态，更充分的利用CPU分给这个线程的执行时间。 > 注意：协程并不能让任务加速进行，只能执行更多任务。 协程由于是建立在线程之上的，因此没有办法使用CPU多核心的优势，协程适合适用于IO密集运算的场景。 ### 协程有什么作用？ 协程是为了提高CPU使用率，避免在线程阻塞的时候大量的线程上下文切换。 ```php echo "1-start\n"; sleep(1); echo "1-end\n"; echo "2-start\n"; sleep(1); echo "2-end\n"; echo "3-start\n"; sleep(1); echo "3-end\n"; echo "4-start\n"; sleep(1); echo "4-end\n"; ```  <center>图：1.5-7</center> 以上代码的CPU使用率仅有`1%` ```php Swoole\Runtime::enableCoroutine(true); go(function () { echo "go1-start\n"; sleep(1); echo "go1-end\n"; }); go(function () { echo "go2-start\n"; sleep(1); echo "go2-end\n"; }); go(function () { echo "go3-start\n"; sleep(1); echo "go3-end\n"; }); go(function () { echo "go4-start\n"; sleep(1); echo "go4-end\n"; }); ```  <center>图：1.5-8</center> 使用协程，成功把CPU使用率提高到了`4%`，这样CPU就不需要为了IO阻塞而空跑，或者进行上下文切换。之前不是说过协程不能加速吗？这里使用协程之后怎么`1秒`多就执行完了，跟前面的代码不一样？这里得到的时间取决于最后一个协程执行结束的时间。 ### 协程的执行顺序 ```php Swoole\Runtime::enableCoroutine(true); go(function(){ sleep(2); echo "go1\n"; }); go(function(){ sleep(1); echo "go2\n"; }); echo "main\n"; ``` 先输出：main->go2->go1 ### 协程之间通讯 多个协程之间通讯，采用Channel实现，多个协程协助完成共同的任务。 ```php Swoole\Runtime::enableCoroutine(true); $chan = new Swoole\Coroutine\Channel(); go(function () use ($chan){ sleep(1); $chan->push(['name'=>'sunny']); }); go(function() use ($chan){ $data = $chan->pop(); print_r($data); }); echo "结束\n"; ```