多任務 (並行和並發) 在講協程之前,先談談多進程、多線程、並行和並發。 對於單核處理器,多進程實現多任務的原理是讓操作系統給一個任務每次分配一定的 CPU 時間片,然后中斷、讓下一個任務執行一定的時間片接着再中斷並繼續執行下一個,如此反復。 由於切換執行任務的速度非常快,給外部用戶的感受就是多個任務的執行是同時進行的。 多進程的調度是由操作系統來實現的,進程自身不能控制自己何時被調度,也就是說: 進程的調度是由外層調度器搶占式實現的 而協程要求當前正在運行的任務自動把控制權回傳給調度器,這樣就可以繼續運行其他任務。這與搶占式的多任務正好相反, 搶占多任務的調度器可以強制中斷正在運行的任務, 不管它自己有沒有意願。如果僅依靠程序自動交出控制的話,那么一些惡意程序將會很容易占用全部 CPU 時間而不與其他任務共享。 協程的調度是由協程自身主動讓出控制權到外層調度器實現的 回到剛才生成器實現 xrange 函數的例子,整個執行過程的交替可以用下圖來表示: 協程可以理解為純用戶態的線程,通過協作而不是搶占來進行任務切換。 相對於進程或者線程,協程所有的操作都可以在用戶態而非操作系統內核態完成,創建和切換的消耗非常低。 簡單的說協程 就是提供一種方法來中斷當前任務的執行,保存當前的局部變量,下次再過來又可以恢復當前局部變量繼續執行。 我們可以把大任務拆分成多個小任務輪流執行,如果有某個小任務在等待系統 IO,就跳過它,執行下一個小任務,這樣往復調度,實現了 IO 操作和 CPU 計算的並行執行,總體上就提升了任務的執行效率,這也便是協程的意義 多線程 在單核下,多線程必定是並發的; 不過現在的統一進程的多線程是可以運行在多核CPU下,所以可以是並行的 並發(Concurrency) 是指能處理多個同時性活動的能力,並發事件之間不一定要同一時刻發生。 並行(Parallesim) 是指同時發生的兩個並發事件,具有並發的含義,而並發則不一定並行。 多個操作可以在重疊的時間段內進行。 並行和並發區別 並發指的是程序的結構,並行指的是程序運行時的狀態 並行一定是並發的,並行是並發設計的一種 單線程永遠無法達到並行狀態 協程 協程的支持是在生成器的基礎上, 增加了可以回送數據給生成器的功能(調用者發送數據給被調用的生成器函數). 這就把生成器到調用者的單向通信轉變為兩者之間的雙向通信. 我們在上篇文章已經講過了send方法, 下面讓我們理解下協程 同步代碼 在沒有涉及到異步執行代碼之前,我們的代碼都是這樣的
function printNum($max, $caller)
{
for ($i=0; $i<$max; $i++ ) {
echo "調度者:" . $caller . " 打印:" . $i . PHP_EOL;
}
}
printNum(3, "caller1");
printNum(3, "caller2");
# output
調度者:caller1 打印:0
調度者:caller1 打印:1
調度者:caller1 打印:2
調度者:caller2 打印:0
調度者:caller2 打印:1
調度者:caller2 打印:2
使用協程后改進的代碼 初稿,手動調整生成器執行
# 本代碼手動調整了進程執行代碼的順序,當然本代碼實現不用協程也可以,只是利用本流程說明協程作用
# 生成器給了我們函數中斷,協程[生成器send]給了我們重新喚起生成器函數的能力
function printNumWithGen($max)
{
for ($i=0; $i<$max; $i++ ) {
$res = yield $i;
echo $res;
}
}
$gen1 = printNumWithGen(3);
$gen2 = printNumWithGen(3);
// 手動執行caller1 再 caller2
$gen1->send("調度者: caller1 打印:" . $gen1->current() . PHP_EOL);
$gen2->send("調度者: caller2 打印:" . $gen2->current() . PHP_EOL);
// 手動執行caller1 再 caller2
$gen1->send("調度者: caller1 打印:" . $gen1->current() . PHP_EOL);
$gen2->send("調度者: caller2 打印:" . $gen2->current() . PHP_EOL);
// 手動執行caller2 再 caller1
$gen2->send("調度者: caller2 打印:" . $gen2->current() . PHP_EOL);
$gen1->send("調度者: caller1 打印:" . $gen1->current() . PHP_EOL);
# output
調度者: caller1 打印:0
調度者: caller2 打印:0
調度者: caller1 打印:1
調度者: caller2 打印:1
調度者: caller2 打印:2
調度者: caller1 打印:2
總結 上面案例應該讓大家理解了協程設計的意義和如何使用協程 那么接下去我們為我們的協程自動一個自動調度器(Co自動執行器),無需再手動來中斷和恢復了