协程

## 1 含义

1. 协程是一种**轻量级线程**，**位于用户态**，完全**由用户自己控制**。

![image](/media/202105/2021-05-18_164139.png)

## 2 特点

1. **线程的切换由操作系统负责调度**，**协程由用户进行调度**，因此**减少了上下文切换**，**提高了效率**。
2. 线程的默认栈大小是`1M`，而协程更轻量，接近`1K`，因此**可以在相同的内存中开启更多的协程**。
3. 由于在同一个线程上，**可以避免竞争关系而使用锁**。
4. **适用于 `I/O`密集型的场景**，**不适用于计算密集型的场景**。

## 3 注意事项

### 3.1 协程中不能调用导致线程阻塞的操作

1. 假设协程运行在线程之上，并且协程调用了一个阻塞IO操作。
2. 由于操作系统并不知道协程的存在，只知道线程，因此**在协程调用阻塞IO的时候，操作系统会让线程进入阻塞状态，当前的协程和其它绑定在该线程之上的协程都会陷入阻塞而得不到调度**。
3. 因此，**在协程中不能调用导致线程阻塞的操作**，也就是说，**协程只有和异步IO结合起来，才能发挥最大的作用**。

### 3.2 在协程中调用阻塞IO操作的处理方式

1. **在调用阻塞IO操作的时候，重新启动一个线程去执行这个操作，同时将当前协程休眠（让出执行权），等执行完成之后，再唤醒协程，让协程去读取结果**，这其实和多线程没有太大区别。
2. **对系统的IO进行封装，改成异步调用的方式**，这需要大量的工作，最好寄希望于编程语言原生支持。

## 4 线程与协程的比较

1. **线程占用的资源初始时是1MB**，**固定不可变**，**协程占用的资源初始时一般为2KB**，可**随需求而增大**。
2. **线程的调度**是由操作系统的**内核完成**，**协程的调度**是由**用户来完成**。
3. **线程资源占用太高，频繁创建销毁会带来严重的性能问题，协程资源占用小，不会带来严重的性能问题**。
4. **线程需要用锁来保证数据的一致性和可见性**，**协程**不需要多线程的锁机制，**因为只有一个线程，所以不存在同时写变量冲突**，所以**执行效率比多线程高很多**。

## 5 参考文献

1. [什么是协程？](https://github.com/wolverinn/Waking-Up/blob/master/Operating%20Systems.md#%E4%BB%80%E4%B9%88%E6%98%AF%E5%8D%8F%E7%A8%8B)
2. [一文读懂什么是进程、线程、协程](https://www.cnblogs.com/Survivalist/p/11527949.html)。
3. [什么是协程？](https://zhuanlan.zhihu.com/p/172471249)