Lua 學習筆記（九）協同程序（線程thread）

     協同程序與線程thread差不多，也就是一條執行序列，擁有自己獨立的棧、局部變量和命令指針，同時又與其他協同程序共享全局變量和其他大部分東西。從概念上講線程與協同程序的主要區別在於，一個具有多個線程的程序可以同時運行幾個線程，而協同程序卻需要彼此協作的運行。也就是說多個協同程序在任意時刻只能運行一個協同程序，只有當正在運行的協同程序顯式的要求掛起時，它的執行才會暫停。

 

一、協同程序coroutine

 

     Lua將所有關於協同程序的函數放置在一個名為“coroutine”的table中。

     1、coroutine.create創建一個thread類型的值表示新的協同程序，返回一個協同程序。

     2、coroutine.status檢查協同程序的狀態（掛起suspended、運行running、死亡dead、正常normal）。

     3、coroutine.resume啟動或再次啟動一個協同程序，並將其狀態由掛起改為運行。

     4、coroutine.yield讓一個協同程序掛起。

     5、coroutine.wrap同樣創建一個新的協同程序，返回一個函數。

 

     創建協同程序：create函數，接受一個函數值作為協同程序的執行內容，並返回一個協同程序。

 

 

     啟動或再次啟動一個協同程序：resume函數，接受一個協同程序及一個或多個參數用於值傳遞給協同程序。

 

 

     掛起協同程序：yield函數，讓一個協同程序掛起，並等待下次恢復它的運行。它可以接受resume函數傳遞進來的所有參數。

 

 

     關於wrap函數的使用，wrap函數比create函數更易使用。它提供了一個對於協同程序編程實際所需的功能，即一個可以喚醒協同程序的函數。但也缺乏靈活性。無法檢查wrap所創建的協同程序的狀態，此外，也無法檢測出運行時的錯誤。

 

 

     各種協同狀態的演示：

 

 

     首先，Lua提供的是一種：”非對稱的協同程序“。也就是說，Lua提供了兩個函數來控制協同程序的執行，一個用於掛起執行，另一個用於恢復執行。而一些其他的語言則提供了”對稱的協同程序“，其中只有一個函數用於轉讓協同程序之間的執行權。

 

二、管道與過濾器filter

 

     關於協同程序的示例就是”生產者--消費者“的問題。其中涉及到兩個函數，一個函數不斷的產生值，另一個函數不斷的消費這些值。當消費者需要一個新的值時，它喚醒生產者。生產者返回一個新值后停止運行，等待消費者的再次喚醒。這種設計稱為”消費者驅動“。通過resume—yield 函數之間的值交換可以輕易的實現程序。

 

     過濾器filter，是一種位於生產者與消費者之間的處理功能，可以進行數據轉換。它既是消費者又是生產者，它喚醒生產者促使其生產新值，然后又將變換后的值傳遞給消費者。

 

--管道與過濾器filter
--生產者與消費者通過過濾器進行值傳遞
--這種模式通過消費者驅動生產者進行產生。

--計數器函數
function getCount( x )
     return function()
          x=x+1
          return x
     end
end
--創建閉合計數器
local count = getCount(0)
--發送新值
function send(x)
     coroutine.yield(x)
end
--啟動一個協同程序
function receive( pro )
     local status,value = coroutine.resume( pro )
     return value
end
--生產者
function producter()
     while true do
          send( count() )
     end
end
--過濾器，接受一個生產者
function filter( pro )
     local x = 0
     return function()
          while true do
               x = receive( pro )
               send(x)
          end
     end
end
--消費者，接受一個生產者協同程序及控制條件，控制條件防止死循環
--假設有100個消費者，驅動生產者來生產
function consumer( pro,num )
     local x = 0
     while x < num do
          x = receive( pro )
          print( x )
     end
end

local pro = coroutine.create( producter )
local fil = coroutine.create( filter( pro ) )
consumer( fil,100 )

print( "消費者協同程序狀態：",coroutine.status(pro) )
print( "生產者協同程序狀態：",coroutine.status(fil) )

 

 

三、協同程序實現的迭代器

 

     通過“生產者—消費者”模型可以很輕松的創建迭代器，同樣是通過協同程序來進行控制。

 

--以協同程序實現Lua迭代器

local tab = { 1,2,3,4,5,6 }

function corFun( tab,num )
     num = num or 0
     return function()
          while true do
               num = num +1
               if( num > #tab ) then return end
               coroutine.yield(tab[num])
          end
     end
end

function cor( tab )
     local cor = coroutine.create( corFun( tab ) )
     return function ()--迭代器
          local status,value = coroutine.resume( cor )
          return value
     end
end

for v in cor( tab ) do
     if v then
          print(v)
     else
          break
     end
end