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　 　并發(fā)是現(xiàn)實世界的本質(zhì)特征，而聰明的計算機科學家用來模擬并發(fā)的技術(shù)手段便是多任務機制。大致上有這么兩種多任務技術(shù)，一種是搶占式多任務 (preemptive multitasking)，它讓操作系統(tǒng)來決定何時執(zhí)行哪個任務。另外一種就是協(xié)作式多任務(cooperative multitasking)，它把決定權(quán)交給任務，讓它們在自己認為合適的時候自愿放棄執(zhí)行。這兩種多任務方式各有優(yōu)缺點，前者固有的同步問題使得程序經(jīng) 常有不可預知的行為，而后者則要求任務具備相當?shù)淖月删瘛?br />　　　　協(xié)程(coroutine)技術(shù)是一種程序控制機制，早在上世紀60年代就已 提出，用它可以很方便地實現(xiàn)協(xié)作式多任務。在主流的程序語言(如C++、Java、Pascal等)里我們很少能看到協(xié)程的身影，但是現(xiàn)在不少動態(tài)腳本語 言(Python、Perl)卻都提供了協(xié)程或與之相似的機制，其中最突出的便是Lua。
　　
　　　　Lua語言實現(xiàn)的協(xié)程是一種非對稱 式(asymmetric)協(xié)程，或稱半對稱式(semi-asymmetric)協(xié)程，又或干脆就叫半?yún)f(xié)程(semi-coroutine)。這種協(xié)程 機制之所以被稱為非對稱的，是因為它提供了兩種傳遞程序控制權(quán)的操作：一種是(重)調(diào)用協(xié)程(通過coroutine.resume)；另一種是掛起協(xié)程 并將程序控制權(quán)返回給協(xié)程的調(diào)用者(通過coroutine.yield)。一個非對稱協(xié)程可以看做是從屬于它的調(diào)用者的，二者的關系非常類似于例程 (routine)與其調(diào)用者之間的關系。既然有非對稱式協(xié)程，當然也就有對稱式(symmetric)協(xié)程了，它的特點是只有一種傳遞程序控制權(quán)的操 作，即將控制權(quán)直接傳遞給指定的協(xié)程。曾經(jīng)有這么一種說法，對稱式和非對稱式協(xié)程機制的能力并不等價，但事實上很容易根據(jù)前者來實現(xiàn)后者。接下來我們就用 代碼來證明這個事實。
　　
　　--對稱式協(xié)程庫coro.lua
　　
　　coro = {}
　　--coro.main用來標識程序的主函數(shù)
　　coro.main = function() end
　　-- coro.current變量用來標識擁有控制權(quán)的協(xié)程，
　　-- 也即正在運行的當前協(xié)程
　　coro.current = coro.main
　　
　　-- 創(chuàng)建一個新的協(xié)程
　　function coro.create(f)
　　　 return coroutine.wrap(function(val)
　　　　　　　　　　　　　　　　return nil,f(val)
　　　　　　　　　　　　　　 end)
　　end
　　
　　-- 把控制權(quán)及指定的數(shù)據(jù)val傳給協(xié)程k
　　function coro.transfer(k,val)
　　　 if coro.current ~= coro.main then
　　　　　return coroutine.yield(k,val)
　　　 else
　　　　　-- 控制權(quán)分派循環(huán)
　　　　　while k do
　　　　　　 coro.current = k
　　　　　　 if k == coro.main then
　　　　　　　　return val
　　　　　　 end
　　　　　　 k,val = k(val)
　　　　　end
　　　　　error("coroutine ended without transfering control...")
　　　 end
　　end
　　
　　如果暫時還弄不懂上面的程序，沒關系，看看如何使用這個庫后再回頭分析。下面是使用示例：
　　
　　require("coro.lua")
　　
　　function foo1(n)
　　　 print("1: foo1 received value "..n)
　　　 n = coro.transfer(foo2,n + 10)
　　　 print("2: foo1 received value "..n)
　　　 n = coro.transfer(coro.main,n + 10)
　　　 print("3: foo1 received value "..n)
　　　 coro.transfer(coro.main,n + 10)
　　end
　　
　　function foo2(n)
　　　 print("1: foo2 received value "..n)
　　　 n = coro.transfer(coro.main,n + 10)
　　　 print("2: foo2 received value "..n)
　　　 coro.transfer(foo1,n + 10)
　　end
　　
　　function main()
　　　 foo1 = coro.create(foo1)
　　　 foo2 = coro.create(foo2)
　　　 local n = coro.transfer(foo1,0)
　　　 print("1: main received value "..n)
　　　 n = coro.transfer(foo2,n + 10)
　　　 print("2: main received value "..n)
　　　 n = coro.transfer(foo1,n + 10)
　　　 print("3: main received value "..n)
　　end
　　
　　--把main設為主函數(shù)(協(xié)程)
　　coro.main = main
　　--將coro.main設為當前協(xié)程
　　coro.current = coro.main
　　--開始執(zhí)行主函數(shù)(協(xié)程)
　　coro.main()
　　
　　
　 　上面的示例定義了一個名為main的主函數(shù)，整個程序由它而始，也因它而終。為什么需要一個這樣的主函數(shù)呢？上面說了，程序控制權(quán)可以在對稱式協(xié)程之間 自由地直接傳遞，它們之間無所謂誰從屬于誰的問題，都處于同一個層級，但是應用程序必須有一個開始點，所以我們定義一個主函數(shù)，讓它點燃程序運行的導火 線。雖說各個協(xié)程都是平等的，但做為程序運行原動力的主函數(shù)仍然享有特殊的地位(這個世上哪有絕對的平等！)，為此我們的庫專門用了一個 coro.main變量來保存主函數(shù)，并且在它執(zhí)行之前要將它設為當前協(xié)程(雖然上面的main實際只是一個普通函數(shù)而非一個真正的協(xié)程，但這并無太大的 關系，以后主函數(shù)也被稱為主協(xié)程)。示例運行的結(jié)果是：
　　
　　1: foo1 received value 0
　　1: foo2 received value 10
　　1: main received value 20
　　2: foo2 received value 30
　　2: foo1 received value 40
　　2: main received value 50
　　3: foo1 received value 60
　　3: main received value 70
　　
　　協(xié)程的執(zhí)行序列是：main->foo1->foo2->main->foo2->foo1->main->foo1->main。
　　
　 　　　coro.transfer(k,val)函數(shù)中k是將要接收程序控制權(quán)的協(xié)程，而val是傳遞給k的數(shù)據(jù)。如果當前協(xié)程不是主協(xié)程， tansfer(k,val)就簡單地利用coroutine.yield(k,val)將當前協(xié)程掛起并傳回兩項數(shù)據(jù)，即程序控制權(quán)的下一站和傳遞給它 的數(shù)據(jù)；否則進入一個控制權(quán)分派(dispatch)循環(huán)，該循環(huán)(重)啟動(resume)k協(xié)程，等待它執(zhí)行到掛起(suspend)，并根據(jù)此時協(xié) 程傳回的數(shù)據(jù)來決定下一個要(重)啟動的協(xié)程。從應用示例來看，協(xié)程與協(xié)程之間似乎是用transfer直接傳遞控制權(quán)的，但實際上這個傳遞還是通過了主 協(xié)程。每一個在主協(xié)程里被調(diào)用(比較coro.current和coro.main是否相同即可判斷出)的transfer都相當于一個協(xié)程管理器，它不 斷地(重)啟動一個協(xié)程，將控制權(quán)交出去，然后等那個協(xié)程掛起時又將控制權(quán)收回，然后再(重)啟動下一個協(xié)程...，這個動作不會停止，除非< 1>將(重)啟動的協(xié)程是主協(xié)程；<2>某個協(xié)程沒有提供控制權(quán)的下一個目的地。很顯然，每一輪分派循環(huán)開始時都由主協(xié)程把握控制權(quán)， 在循環(huán)過程中如果控制權(quán)的下一站又是主協(xié)程的話就意味著這個當初把控制權(quán)交出去的主協(xié)程transfer操作應該結(jié)束了，所以函數(shù)直接返回val從而結(jié)束 這輪循環(huán)。對于情況<2>，因為coro.create(f)創(chuàng)建的協(xié)程的體函數(shù)(body function)實際是function(val) return nil,f(val) end，所以當函數(shù)f的最后一條指令不是transfer時，這個協(xié)程終將執(zhí)行完畢并把nil和函數(shù)f的返回值一起返回。如果k是這樣的協(xié)程， transfer執(zhí)行完k,val = k(val)語句后k值就成了nil，這被視為一個錯誤，因為程序此時沒法確定下一個應該(重)啟動的協(xié)程到底是誰。所以在對稱式模型下，每一個協(xié)程(當 然主協(xié)程出外)最后都必須顯式地將控制權(quán)傳遞給其它的協(xié)程。根據(jù)以上分析，應用示例的控制權(quán)的分派應為：
　　
　　第一輪分派: main->foo1->main->foo2->main->main(結(jié)束)
　　第二輪分派: main->foo2->main->foo1->main->main(結(jié)束)
　　第三輪分派: main->foo1->main->main(結(jié)束)
　　
　 　　　由于可以直接指定控制權(quán)傳遞的目標，對稱式協(xié)程機制擁有極大的自由，但得到這種自由的代價卻是犧牲程序結(jié)構(gòu)。如果程序稍微復雜一點，那么即使是非常 有經(jīng)驗的程序員也很難對程序流程有全面而清晰的把握。這非常類似goto語句，它能讓程序跳轉(zhuǎn)到任何想去的地方，但人們卻很難理解充斥著goto的程序。 非對稱式協(xié)程具有良好的層次化結(jié)構(gòu)關系，(重)啟動這些協(xié)程與調(diào)用一個函數(shù)非常類似：被(重)啟動的協(xié)程得到控制權(quán)開始執(zhí)行，然后掛起(或結(jié)束)并將控制 權(quán)返回給協(xié)程調(diào)用者，這與計算機先哲們倡導的結(jié)構(gòu)化編程風格完全一致。
　　
　　　　綜上所述，Lua提供的非對稱式協(xié)程不但具有與對稱式協(xié)程一樣強大的能力，而且還能避免程序員濫用機制寫出結(jié)構(gòu)混亂的程序。