Swoole从入门到入土(8)——协程初探

这一章节“协程”话题的讨论是为了让我们对之后协程风格服务端有更全面的了解。所以我们需要先一起了解一下什么是协程？协程有什么作用？

当大家第一次看到“协程”这个词的时候，应该都一样会打开某度、某歌搜索一翻，然后搜到一堆很玄幻的概念，比如以下这一句：“协程（coroutine）也是一种程序组件。相对子例程而言，协程更为一般和灵活，但在实践中使用没有子例程那样广泛。”往往让人看了一脸问号-_-

其实“协程”这东西，我们可以这么理解，进程是个容器，对应具体干活的是线程；同样的道理，我们可以把线程看成是一个容器，协程是线程中具体干活的过程。换种说法，可以把协程想象成一个个函数（每个函数的作用不一样），而协程就是在同一个时间段内让这些函数同时工作。

协程最主要的作用是：让原来要使用异步+回调方式写的非人类代码,可以用看似同步的方式写出来（即：按串行模型去组织原本分散在不同上下文中的代码逻辑）。

网上有一些观点，说协程可以很好解决IO瓶颈问题（因为这时线程发挥不了作用）。编者只想说， IO 是系统调用，这个 IO 不是用户态能处理的，协程 是没办法绕开的，所以最终还是给堵了。如果 协程 真的能处理堵塞问题，那么很多经典的 Unix 网络编程书籍里面应该有 多协程 模式才对。

编者作为IT界的泥石流，习惯了异步的写法，对于协程抱着接受但是审视的态度。今天我们就一起看看swoole下的协编程。

我们先看看一段简易的协程代码：

echo "main start",PHP_EOL;
Co\run(function(){
    echo "co 1 start",PHP_EOL;

    go(function(){
        echo "co 2 start",PHP_EOL;echo "co 2 end",PHP_EOL;
    });

    go(function(){
        echo "co 3 start",PHP_EOL;echo "co 3 end",PHP_EOL;
    });

    echo "co 1 end",PHP_EOL;
});
echo "end";

这段代码的执行结果是：

main  start

co 1 start

co 2 start

co 2 end

co 3 start

co 3 end

co 1 end

end

好像也没什么嘛，就是代码顺序执行的结果。先不要急，我们一起看看代码中比较陌生的部分：

Co\run()：在Swoole直接裸写协程启动，就需要调用这个函数（其实是对 Swoole\Coroutine\Scheduler 类 (协程调度器类) 的封装），可以理解为C语言里的main()函数。（另外，Swoole 提供的 2 个进程管理模块 Process 和 Process\Pool 的 start 方法，此种启动方式会在进程启动的时候创建协程容器，参考这两个模块构造函数的 enable_coroutine 参数）。

go()：添加一个子协程。

现在，我们把代码修改如下（添加了Co::sleep）

echo "main start",PHP_EOL;
Co\run(function(){
    echo "co 1 start",PHP_EOL;

    go(function(){
        echo "co 2 start",PHP_EOL;
        co::sleep(1);
        echo "co 2 end",PHP_EOL;
    });

    go(function(){
        echo "co 3 start",PHP_EOL;
        co::sleep(.5);
        echo "co 3 end",PHP_EOL;
    });

    echo "co 1 end",PHP_EOL;
});
echo "end";

这时的结果会变成：

main start

co 1 start

co 2 start

co 3 start

co 1 end

co 3 end

co 2 end

end

是不是很神奇：）根据等待的时间，协程会自动调度现在可以马上就处理的代码片断。嗯，这就是协程最大的优势。

我们再做一个实验，把上面的co::sleep()函数换成php自带的sleep()函数会发生什么事？

echo "main start",PHP_EOL;
Co\run(function(){
    echo "co 1 start",PHP_EOL;

    go(function(){
        echo "co 2 start",PHP_EOL;
        sleep(1);    //注意这里
        echo "co 2 end",PHP_EOL;
    });

    go(function(){
        echo "co 3 start",PHP_EOL;
        sleep(3);    //注意这里
        echo "co 3 end",PHP_EOL;
    });

    echo "co 1 end",PHP_EOL;
});
echo "end";

这时，我们得到的结果同样会是：

main  start

co 1 start

co 2 start

co 2 end

co 3 start

co 3 end

co 1 end

end

区别在于在co 2 start和co 3 start会被阻塞等待。究其原因就是在co::sleep()内部会用yield把时间片让出来，而sleep()则是在系统层面等待。这就是说为什么系统IO是协程绕不开的原因，该等的还是得等，只不过用了一些技巧是在其它地方等而已。

这就给了我们一些启发，如果用协程编程，碰到需要阻塞的部分（比如sleep、http请求、mysql连接、文件读写），需要用swoole为我们提供的现在协程库；如果协程库不够用，则利用异步原理与协程库实现自己的协程组件。

但是，swoole已经考虑到程序员中不乏杠精，就想把上面这请阻塞操作变成协程，只需如下操作就可以实现把代码“一键协程化”：

Swoole\Runtime::enableCoroutine();    //重点在这一句
echo "main start",PHP_EOL;
Co\run(function(){
    echo "co 1 start",PHP_EOL;

    go(function(){
        echo "co 2 start",PHP_EOL;
        sleep(2);
        echo "co 2 end",PHP_EOL;
    });

    go(function(){
        echo "co 3 start",PHP_EOL;
        sleep(1);
        echo "co 3 end",PHP_EOL;
    });

    echo "co 1 end",PHP_EOL;
});
echo "end";

虽然swoole提供了“一键协程化”的神仙操作，可以把文件操作，sleep，Mysqli，PDO，streams等都变成异步IO，但是要注意，底层是使用了HOOK的方式把原PHP的代码调用转移到了swoole的函数内，可参考这里。所以认识swoole提供的原生协程库也是非常重要的。

要注意的是：Swoole\Runtime::enableCoroutine()，并不针对curl。如果想要把curl也协程化，需要调用Swoole\Runtime::enableCoroutine($flags = SWOOLE_HOOK_ALL ｜ SWOOLE_HOOK_CURL); 对于Co::set(['hook_flags' => SWOOLE_HOOK_ALL | SWOOLE_HOOK_CURL]); 也是一样。

接下来，再来一段代码：

echo "main start",PHP_EOL;
echo "co 1 start",PHP_EOL;

go(function(){
    echo "co 2 start",PHP_EOL;
    co::sleep(1);
    echo "co 2 end",PHP_EOL;
});

go(function(){
    echo "co 3 start",PHP_EOL;
    co::sleep(.5);
    echo "co 3 end",PHP_EOL;
});

echo "co 1 end",PHP_EOL;

echo "end",PHP_EOL;

我们得到的结果是：

main start

co 1 start

co 2 start

co 3 start

co 1 end

end

co 2 end

co 2 end

在这一段代码中，没有协程容器Co\run()的存在，go()子协程同样会被调用。可以看出协程容器可以保证容器内的协程代码全部执行完成后，再跳出容器往下执行外部的代码。

好了，协程初探就先到这里了。接下去，我们会先了解协程版本的TCP服务器。关于swoole协程的其它话题，我们后续会进行讨论。

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