多任務 (并行和并發)

在講協程之前，先談談多進程、多線程、并行和并發。

對于單核處理器，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著再中斷并繼續執行下一個，如此反復。

由于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愿。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。

相對于進程或者線程，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 計算的并行執行，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，多線程必定是并發的；

不過現在的統一進程的多線程是可以運行在多核CPU下，所以可以是并行的

并發（Concurrency）

是指能處理多個同時性活動的能力，并發事件之間不一定要同一時刻發生。

并行（Parallesim）

是指同時發生的兩個并發事件，具有并發的含義，而并發則不一定并行。
多個操作可以在重疊的時間段內進行。

并行和并發區別

并發指的是程序的結構，并行指的是程序運行時的狀態

并行一定是并發的，并行是并發設計的一種

單線程永遠無法達到并行狀態

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