【Lua】协程
什么是协程?
从多线程的角度看,协程(Coroutine)与线程(thread)类似:协程是一系列的可执行语句,拥有自己的栈、局部变量和指令指针,同时协程又与其它协程共享全局变量和其它几乎一切资源。 线程和协程的主要区别: 一个多线程程序可以同时并行运行多条线程,而协程却需要彼此协作地运行,即在任意时刻只能有一个协程运行,且协程的切换是在用户态手动控制的,只有当正在运行的协程显示的要求被挂起(suspend)时,其执行才会暂停。
Lua中的协程支持
提供库函数
Lua中的所有协程相关函数都放在coroutine表中。
注:中括号为可选参数
函数原型 | 作用 | 补充 |
---|---|---|
coroutine.create(函数对象) -> 协程对象 | 创建一个协程对象并返回 | type(协程对象) = thread |
coroutine.resume(协程对象, [传递给协程函数的参数1,2,3..]) -> state, value | 开始/继续执行一个协程 | 正常执行:返回true和yield返回值 ; 发生一个未捕获错误:返回false和错误信息 |
coroutine.yield([返回值]) | 挂起当前正在运行的协程 | |
coroutine.status(协程对象) -> status | 返回协程状态 | create和yield后为挂起(suspended);执行过程为运行(running);执行完毕为死亡(dead);在A协程中唤醒B协程,这时A协程就为正常(normal)状态。 |
coroutine.wrap(协程主体函数) -> function | 创建一个以传入函数作为主体函数的新协程,并返回一个函数 | 返回的函数类似resume,不同的是调用不会返回state只返回value,如果出错会抛出异常。 |
使用样例
如果我们需要计算并打印一段斐波那契数列,假设每一步计算都需要一秒钟时间,传统写法可以是这样:
function Fibonacci(n)
local tab = {}
local a, b = 1, 1
for i = 1, n do
table.insert(tab, a)
local t = a + b
a = b
b = t
Sleep(1)
end
return tab
end
local fib = Fibonacci(10)
for i, v in ipairs(fib) do
io.write(v.." ")
end
运行结果:
1 1 2 3 5 8 13 21 34 55
运行过程: 会先等待10秒运算,然后瞬间打印所有结果。
而计算过程直接卡死10秒显然是不太好的,通过协程可以优化这个问题。
协程计算可以这样写:
local coro = nil
function Fibonacci(n)
local a, b = 1, 1
for i = 1, n do
coroutine.yield(a) --挂起当前协程,并返回结果
local t = a + b
a = b
b = t
Sleep(1)
end
end
coro = coroutine.create(Fibonacci)
function GetFibonacciNext()
--开始/继续执行一个协程 正常执行:返回true和yield返回值 发生一个未捕获错误:返回false和错误信息
local state, value = coroutine.resume(coro, 10)
return value
end
for i = 1, 10 do
io.write(GetFibonacciNext().." ")
end
运行结果:
1 1 2 3 5 8 13 21 34 55
运行过程: 每计算出一个结果(间隔1秒)就会立刻返回并打印该值,直到打印完10个数列项。
这样的运行方式显然会更加友好,即需要用到该数据时再计算。
将协程用作迭代器
上述的遍历结果,还可以改成迭代器的用法:
-- 把协程用作迭代器
function GetFibonacciNext(n)
local co = coroutine.create(Fibonacci)
return function()
local state, value = coroutine.resume(co, n)
return value
end
end
for v in GetFibonacciNext(10) do
io.write(v.." ")
end
这样写也能达到相同的效果,且像迭代器一样会更方便使用。
而由于GetFibonacciNext这种写法很常见,即将唤醒对应协程的调用包装在一个函数中,所以Lua语言专门为此提供了一个函数coroutine.wrap来完成这个功能。(wrap的介绍详见上表。) 使用wrap函数我们能将GetFibonacciNext函数改成如下代码:
function GetFibonacciNext(n)
return coroutine.wrap(function() Fibonacci(n) end)
end
效果一致。
参考资料:《Lua程序设计》第24章
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