协程，是一种轻量级的用户态线程

简介：

协程（CoRoutine）是一种轻量级的用户态线程。简单来说，线程（thread）的调度是由操作系统负责，线程的睡眠、等待、唤醒的时机是由操作系统控制，开发者无法决定。使用协程，开发者可以自行控制程序切换的时机，可以在一个函数执行到一半的时候中断执行，让出CPU，在需要的时候再回到中断点继续执行。因为切换的时机是由开发者来决定的，就可以结合业务的需求来实现一些高级的特性。

协程的优点：

代码编辑简单。可以将异步处理逻辑代码用同步的方式编写，将多个异步操作集中到一个函数中完成，不需要维护过多的session 数据或状态机，同时兼备异步的高效。
如果一个业务逻辑中涉及到多个异步请求，使用传统的异步回调方式，会使代码变得很凌乱，逻辑被不同的函数分享的支离破碎，非常不便于代码阅读。如果使用协程，可以将一个完整的业务逻辑集中在一个函数中完成，一眼了然。
编程简单。单线程模式，没有线程安全的问题，不需要加锁操作。
性能好。协程是用户态线程，切换更加高效。

举例：
一个事务需要AB三个步骤，每一步需要请求不同的服务器：
可以看到：如果使用协程的话，可以在一个函数中看到参数，每个步骤的请求和应答内容，就不需要用户再去维护一个session和状态机。并且，看起来就像同步一样的代码逻辑。

协程的语义：

一般的协程实现都会提供两个重要的操作Yield和Resume。其中：
Yield：是让出cpu的意思，它会中断当前的执行，回到上一次Resume的地方
Resume：继续协程的运行。执行Resume后，回到上一次协程Yield的地方。

协程的使用：

在一个后台服务器框架中，协程创建和启动的时机非常重要。一般来说，会在收到一个请求包时认为是一个事务的开始，此时创建并启动协程，协程执行完即认为事务结束。期间，如果遇到异步请求事件，当发送完请求后，在协程内主动Yield，当收到应答后再Resume回来。其过程可以用下图表示：

C++协程的实现：

因为c++语言本身没有协程的功能，需要自行实现。Linux环境下常见的实现方式是使用setcontext/swapcontext。

协程的性能：

测试方法：
创建1万个协程，每个协程调度20次。一共测试5组，每组设置不同的堆栈大小。
测试结果：

结论：
1、协程的创建稳定，不受栈大小影响。
2、协程切换的性能：主要开销是在堆栈的拷贝（每次切换都需要备份栈），栈越大，切换耗时越多，接近内存拷贝的性能极限。
3、协程的内存资源占用：取决于堆栈的大小，如有1万个协程同时被调度，每个协程栈大小为1K，就需要100MByte的内存。
说明：
协程关于栈的管理有2种实现：
1、每个协程固定栈大小，创建协程的时候指定栈空间，切换的时候不用再备份栈。特点：性能好，但每个栈都是固定大小，占用内存较多。如每个栈设置4M，如果有1000个协程同时在跑，占用4G内存。
2、每个协程栈大小不固定，按实际需要分配，但是在切换的时候要备份栈。特点：节省内存，但当栈空间较大时，因为需要内存拷贝，性能差。