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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