什么是协程？

什么是协程？它们与并发有何关系？

协程和并发在很大程度上是正交的。协程是一种通用的控制结构，流控制在两个不同的例程之间协同传递而不返回。

Python中的“ yield”语句就是一个很好的例子。它创建一个协程。遇到“ yield”时，将保存函数的当前状态，并将控制权返回给调用函数。然后，调用函数可以将执行转移回给yield函数，并且其状态将恢复到遇到“ yield”的点，并且执行将继续。

从在Lua编程 “ Coroutines”部分：

协程类似于线程（在多线程意义上）：它是一条执行线，具有自己的堆栈，自己的局部变量和自己的指令指针；但是它与其他协程共享全局变量，并且几乎共享其他任何变量。线程和协程之间的主要区别在于，从概念上（或从字面上看，在多处理器计算机中），具有线程的程序并行运行多个线程。另一方面，协程是协作的：在任何给定时间，具有协程的程序仅运行其协程中的一个，并且该运行的协程仅在显式请求暂停时才暂停其执行。

关键是：协程是“协作的”。即使在多核系统中，任何给定时间都只有一个协程正在运行（但是多个线程可以并行运行）。协程之间是非抢占式的，正在运行的协程必须显式放弃执行。

对于“ concurrency”，您可以参考Rob Pike的幻灯片：

并发是独立执行计算的组成。

因此，在协程A执行期间，它会将控制权交给协程B。然后，一段时间后，协程B将控制权交给协程A。由于协程之间存在依赖关系，它们必须串联运行，因此两个协程不是并发的。

尽管这是一个技术问题，但我发现大多数答案都过于技术化。我很难理解协程。我有点理解，但是后来却又不同了。

我发现这里的答案非常有帮助：

https://dev.to/thibmaek/explain-coroutines-like-im-five-2d9

引用Idan Arye的话：

为了建立您的故事，我会这样说：

您开始看动画片，但这是介绍。无需观看介绍视频，而是切换到游戏并进入在线大厅-但它需要3个玩家，并且只有您和您的妹妹在其中。无需等待其他玩家加入，而是切换到家庭作业，然后回答第一个问题。第二个问题有指向您需要观看的YouTube视频的链接。您打开它-它开始加载。无需等待加载，您可以切换回卡通。简介已经结束，因此您可以观看。现在有商业广告-但与此同时有第三位玩家加入，所以您切换到游戏，依此类推...

这样做的想法是，您不只是快速切换任务就可以让您看起来好像一次完成所有任务。您可以利用等待事件发生的时间（IO）来做其他需要您直接注意的事情。

绝对检查链接，还有更多我无法引用的内容。

协程类似于子例程/线程。区别在于，一旦调用者调用了子例程/线程，它将永远不会返回到调用者函数。但是协程可以在执行几段代码后返回到调用方，从而使调用方可以执行自己的一些代码，并返回到协程点，在此停止执行并从此处继续。即。一个协程有多个入口和出口点

• 协程是Kotlin语言提供的强大功能
• 协程是一种编写异步，非阻塞代码（甚至更多）的新方法
• 协程是轻量级的线程。轻量级线程意味着它不映射在本机线程上，因此它不需要在处理器上进行上下文切换，因此它们更快。
• 它不映射在本机线程上
• 协程和线程都是多任务的。但是不同之处在于，线程是由操作系统管理的，而协程是由用户管理的。

基本上，协程有两种类型：

1. 无堆叠
2. 堆积如山

Kotlin实现了无堆栈的协程—这意味着协程没有自己的堆栈，因此它们不映射在本机线程上。

这些是启动协程的功能：

launch{}

async{}

您可以从这里了解更多信息：

https://www.kotlindevelopment.com/deep-dive-coroutines/

https://blog.mindorks.com/what-are-coroutines-in-kotlin-bf4fecd476e9

值得一提的是，python gevent库中有一个coroutine基于网络的库，该库为您提供类似于线程的功能，例如异步网络请求，而无需创建和销毁线程。使用的coroutine库是greenlet。

从Python协程：

Python协程的执行可以在许多地方暂停和恢复（请参阅协程）。在协程函数的主体内部，await和async标识符成为保留关键字。await表达式，for和async with只能在协程函数体中使用。

从协程（C ++ 20）

一个协同程序是可以暂停执行中的功能恢复 以后。协程是无堆栈的：它们通过返回到调用方来挂起执行。这允许异步执行的顺序代码（例如，在没有显式回调的情况下处理非阻塞I / O），并且还支持延迟计算的无限序列和其他用途的算法。

与其他人的答案比较：

我认为，后面的续集是一个核心区别，就像@Twinkle一样。
尽管文档的许多字段仍在进行中，但是，此部分与大多数答案类似，除了@Nan Xiao的

另一方面，协程是协作的：在任何给定时间，具有协程的程序仅在运行其协程中的一个，并且该运行的协程仅在显式请求暂停时才暂停其执行。

由于它是从Lua的Program中引用的，所以它可能与语言有关（目前还不熟悉Lua），因此并非所有文档都只提到了一部分。

与并发的关系：协程（C ++ 20）
有一个“执行”部分。在此引用太长了。
除了细节之外，还有几种状态。

When a coroutine begins execution  
When a coroutine reaches a suspension point  
When a coroutine reaches the co_return statement  
If the coroutine ends with an uncaught exception  
When the coroutine state is destroyed either because it terminated via co_return or uncaught exception, or because it was destroyed via its handle 

作为@Adam Arold在@ user217714的回答下的评论。它是并发的。
但这不同于多线程。 来自std :: thread

线程允许多个功能同时执行。线程在构造关联的线程对象（等待任何OS调度延迟）后立即开始执行，从作为构造函数参数提供的顶级函数开始。顶级函数的返回值将被忽略，如果它通过引发异常终止，则将调用std :: terminate。顶级函数可以通过std :: promise或通过修改共享变量（可能需要同步，请参见std :: mutex和std :: atomic）将其返回值或异常传达给调用方。

由于它是并发的，因此它就像多线程一样工作，尤其是在不可避免的情况下（从OS的角度来看），这就是为什么它令人困惑。

协程是一种特殊的子程序。与常规子程序中存在的调用方和被调用子程序之间的主从关系相比，调用方和被协程更公平。

• 协程是一个子程序，具有多个条目并对其进行控制-在Lua中直接支持

• 也称为对称控制：调用方和协程在更平等的基础上

• 协程调用称为简历

• 协程的第一次恢复是从其开始，但是随后的调用在协程中最后一个执行的语句之后的点进入

• 协程反复出现，可能永远

• 协程提供程序单元（协程）的准并行执行；它们的执行是交错的，但不能重叠

我发现此链接的解释很简单。除了该答案的最后一个要点之外，这些答案均未尝试解释并发与并行性。

1. 什么是并发（程序）？

乔·阿姆斯特朗（Joe Armstrong）在“编程Erlang”一书中引用了以下传奇人物：

并发程序可以在并行计算机上更快地运行。

• 并发程序是用并发编程语言编写的程序。我们出于性能，可伸缩性或容错性的原因而编写并发程序。

• 并发编程语言是一种具有用于编写并发程序的显式语言构造的语言。这些构造是编程语言的组成部分，并且在所有操作系统上的行为均相同。

• 并行计算机是具有多个可以同时运行的处理单元（CPU或内核）的计算机。

因此，并发与并行性并不相同。您仍然可以在单核计算机上编写并发程序。分时调度程序会让您感觉程序正在同时运行。

并发程序有可能在并行计算机中并行运行，但不能保证。操作系统可能只给您一个核心来运行您的程序。

因此，并发是来自并发程序的软件模型，并不意味着您的程序可以物理并行运行。

2. 协程和并发

“协程”一词由两个词组成：“合作”（合作）和“例程”（功能）。

一个。它实现并发还是并行？

简单来说，让我们在单核上进行讨论计算机。

并发是通过OS的分时实现的。线程在其分配的时间范围内在CPU内核上执行其代码。它可以被操作系统抢占。它还可能会控制OS。

另一方面，协程可以控制线程中的另一个协程，而不是OS。因此，线程中的所有协程仍会利用该线程的时间范围，而不会将CPU内核让给OS管理的其他线程。

因此，您可以想到协程是由用户而不是由OS（或准并行性）实现的时分。协程在分配给运行这些协程的线程的同一内核上运行。

协程是否达到并行性？如果是CPU绑定代码，则不会。就像分时度假一样，您可以感觉到它们并行运行，但是它们的执行交错​​而不重叠。如果是IO绑定的，是的，它是通过硬件（IO设备）而不是通过代码并行实现的。

b。函数调用的区别？

如图所示，不需要调用return即可切换控件。没有可以屈服return。协程在当前功能框（堆栈）上保存并共享状态。因此，它比函数轻巧得多，因为您不必保存寄存器和局部变量以在时堆叠和回退调用栈call ret。

我将扩展@ user21714的答案。协程是不能同时运行的独立执行路径。它们依靠控制器（例如python控制器库）来处理这些路径之间的切换。但是，为了做到这一点，协程本身需要调用yield要使或类似的结构来暂停其执行。

相反，线程在独立的计算资源上运行并且彼此并行。由于它们使用不同的资源，因此无需调用yield即可继续执行其他执行路径。

您可以通过启动一个多线程程序（例如，一个jvm应用程序）来看到这种效果，其中所有8个core i7超线程内核都在其中被利用：在Activity Monitor或中，您可能会看到797％的利用率Top。相反，在运行典型python程序（甚至使用coroutines或python threading）时，利用率将达到100％。即一台机器超线程。