纤程是一种比线程更轻量级的执行单元,它可以在一个线程中切换执行,不需要操作系统内核的干预。纤程可以用来实现异步任务,避免了创建新线程的开销。纤程也叫做协程(coroutine),是一种用户态的多任务机制。
协程与纤程主要的区别点:
- 纤程是操作系统级别的实现,而协程是语言级别的实现。纤程被操作系统内核控制,协程对于内核而言不可见。
- 纤程和线程类似,都拥有自己的栈、寄存器现场等资源,但是纤程更轻量级,一个线程可以包含多个纤程。协程也可以有自己的栈(stackful)或者共享栈(stackless),但是寄存器现场由用户代码保存和恢复。
- 纤程之间的切换由用户控制,需要显式地调用转换函数。协程之间的切换也由用户控制,但是可以通过生成器、异步函数等语法糖来隐式地实现。
- 纤程只出现在 Windows 上,而协程在很多语言和平台上都有支持。
一个简单的纤程程序,创建两个纤程并在它们之间切换:
#include "pch.h"
#include
#include
#include
#define FIBER_COUNT 2
LPVOID g_lpFiber[FIBER_COUNT] = {};
VOID WINAPI FiberFun(LPVOID pParam) //纤程函数的返回类型为VOID,并不是因为返回值没有意义,而是因为这个函数不应该返回!
{
int nFiberIndex = (int)pParam;
while (true)
{
std::cout << "Fiber" << nFiberIndex << std::endl;
SwitchToFiber(g_lpFiber[1 - nFiberIndex]); //切换到另一个纤程
}
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
LPVOID lpMainFiber = ConvertThreadToFiber(NULL); //将当前线程转换为主纤程
if (lpMainFiber == NULL)
{
std::cout << "ConvertThreadToFiber failed" << std::endl;
return -1;
}
for (int i = 0; i < FIBER_COUNT; i++)
{
g_lpFiber[i] = CreateFiber(0, FiberFun, (LPVOID)i); //创建子纤程
if (g_lpFiber[i] == NULL)
{
std::cout << "CreateFiber failed" << std::endl;
return -1;
}
}
SwitchToFiber(g_lpFiber[0]); //切换到第一个子纤程
for (int i = 0; i < FIBER_COUNT; i++)
{
DeleteFiber(g_lpFiber[i]); //删除子纤程
}
ConvertFiberToThread(); //将主纤程转换回线程
return 0;
}
一个使用纤程实现协同程序的例子:
#include
#include
#define MAX_FIBERS 3
DWORD dwCounter;
void WINAPI MyFunc(LPVOID lpParameter)
{
DWORD dwIndex;
dwIndex = *(DWORD *)lpParameter;
while(TRUE)
{
printf("dwCounter=%d,dwIndex=%d\n",dwCounter,dwIndex);
dwCounter++;
SwitchToFiber(lpParameter);
}
}
void main()
{
LPVOID lpMainAddress;
LPVOID lpAddress[MAX_FIBERS];
DWORD dwParameter[MAX_FIBERS];
int i;
lpMainAddress=ConvertThreadToFiber(NULL);
for(i=0;i
- 协程是一种在应用层模拟的线程,它可以在不同的执行点之间切换,而不需要操作系统的干预。
- 协程可以提高程序的性能和并发能力,同时也简化了异步编程的复杂度。
- 协程是一种轻量级的并发技术,它可以在单个线程内执行多个任务,从而实现高效的并发操作。与线程相比,协程的优势在于它可以避免线程切换的开销,减少资源占用,同时也更易于编程。
尽管协程的概念早于线程,但协程的实现并不是所有操作系统原生支持的。目前,很多编程语言都是通过自己的运行时环境来模拟协程,利用线程技术来实现协程的调度。这些语言中,像 golang 这样的语言在实现上比较成熟,可以支持大量的协程同时执行,这也是 golang 能够处理高并发的原因之一。
在 golang 中,协程的实现是基于线程的,它维护了一个协程队列,由多个线程来负责执行协程队列中的任务。当一个协程在执行过程中遇到了阻塞操作,比如等待 IO 数据返回,它会被放入一个阻塞队列中,等待 IO 数据返回后再继续执行。在这个过程中,当前线程会去执行队列中的其他协程,从而实现协程之间的切换。