协程与Swoole的原理，相关应用以及适用场景等（如何理解协程）

协程与Swoole的原理，相关应用以及适用场景等（如何理解协程）

什么是协程

协程(Coroutine)也叫用户态线程，其通过协作而不是抢占来进行切换。相对于进程或者线程，协程所有的操作都可以在用户态完成，创建和切换的消耗更低。协程是进程的补充，或者是互补关系。

要理解是什么是“用户态的线程”，必然就要先理解什么是“内核态的线程”。内核态的线程是由操作系统来进行调度的，在切换线程上下文时，要先保存上一个线程的上下文，然后执行下一个线程，当条件满足时，切换回上一个线程，并恢复上下文。协程也是如此，只不过，用户态的线程不是由操作系统来调度的，而是由程序员来调度的，就是所谓的用户态的线程。

协程的执行流程

协程的适用场景

高并发服务，如秒杀系统、高性能API接口、RPC服务器，使用协程模式，服务的容错率会大大增加，某些接口出现故障时，不会导致整个服务崩溃。

爬虫，可实现非常巨大的并发能力，即使是非常慢速的网络环境，也可以高效地利用带宽。

即时通信服务，如IM聊天、游戏服务器、物联网、消息服务器等等，可以确保消息通信完全无阻塞，每个消息包均可即时地被处理。

协程与线程区别

Swoole的协程在底层实现上是单线程的，因此同一时间只有一个协程在工作，协程的执行是串行的。这与线程不同，多个线程会被操作系统调度到多个CPU并行执行。

一个协程正在运行时，其他协程会停止工作。当前协程执行阻塞IO操作时会挂起，底层调度器会进入事件循环。当有IO完成事件时，底层调度器恢复事件对应的协程的执行。

对CPU多核的利用，仍然依赖于Swoole引擎的多进程机制。

协程实现

1、swoole的两种命名空间形式

Swoole支持两种形式的命名空间一种是Swoole\Coroutine，2.2.0以上可使用Co\命名空间短命名简化类名。

2、协程默认支持的位置

目前Swoole4仅有部分事件回调函数底层自动创建了协程，以下回调函数可以调用协程客户端，可以查看这里https://wiki.swoole.com/wiki/page/696.html

在不支持协程的位置可以使用go或Co::create创建协程

3、协程的性能测试

通过多个协程连接redis操作对比没有使用协程的方式

4、协程并发

协程其实也是阻塞运行的，如果，在一个执行中，比如同时查redis，再去查mysql，即使用了上面的协程，也是顺序执行的。那么可不可以几个协程并发执行呢？

通过延迟收包的形式获取，遇到到IO 阻塞的时候，协程就挂起了，不会阻塞在那里等着网络回报，而是继续往下走,swoole当中可以用setDefer()方法声明延迟收包然后通过recv()方法收包。

5、协程通讯

使用本地内存，不同的进程之间内存是隔离的。只能在同一进程的不同协程内进行push和pop操作

向通道中写入数据。

function Coroutine\Channel->push(mixed $data) : bool;

从通道中读取数据。

function Coroutine\Channel->pop() : mixed;

对协程调用场景，最常见的“生产者-消费者”事件驱动模型，一个协程负责生产产品并将它们加入队列，另一个负责从队列中取出产品并使用它。

6、协程的注意问题

如果在多个协程间共用同一个协程客户端,同步阻塞程序不同，协程是并发处理请求的，因此同一时间可能会有很多个请求在并行处理，一旦共用客户端连接，就会导致不同协程之间发生数据错乱。

swoole通用协程池的实现

swoole官方的协程池是用只能用在Redis。因为协程池代码层耦合了Redis实例化逻辑。通过工厂函数实现了通用性。

class RedisPool {

    /**

     * @var \Swoole\Coroutine\Channel

     */     protected $pool;

    /**

     * RedisPool constructor.

     * @param int $size 连接池的尺寸

     */     function __construct($size = 100)     {

        $this->pool = new Swoole\Coroutine\Channel($size);

        for ($i = 0; $i < $size; $i++)

        {

            $redis = new Swoole\Coroutine\Redis();

            $res = $redis->connect('127.0.0.1', 6379);

            if ($res == false)

            {

                throw new RuntimeException("failed to connect redis server.");

            }

            else             {

                $this->put($redis);

            }

        }

    }

    function put($redis)     {

        $this->pool->push($redis);

    }

    function get()     {

        return $this->pool->pop();

    }

}

利用工厂方法的改造如下：

 * @author xialeistudio

 * @date 2019-05-20

 */ namespace swoole\foundation\pool; use Swoole\Coroutine\Channel; /**

 * Swoole generic connection pool

 * Class Pool

 * @package swoole\foundation\pool

 */ class GenericPool {

    /**

     * @var int pool size

     */     private $size = 0;

    /**

     * @var callable construct a connection

     */     private $factory = null;

    /**

     * @var Channel

     */     private $channel = null;

    /**

     * GenericPool constructor.

     * @param int $size

     * @param callable $factory

     * @throws InvalidParamException

     */     public function __construct($size, callable $factory)     {

        $this->size = $size;

        $this->factory = $factory;

        $this->init();

    }

    /**

     * check pool config

     * @throws InvalidParamException

     */     private function init()     {

        if ($this->size <= 0) {

            throw new InvalidParamException('The "size" property must be greater than zero.');

        }

        if (empty($this->factory)) {

            throw new InvalidParamException('The "factory" property must be set.');

        }

        if (!is_callable($this->factory)) {

            throw new InvalidParamException('The "factory" property must be callable.');

        }

        $this->bootstrap();

    }

    /**

     * bootstrap pool

     */     private function bootstrap()     {

        $this->channel = new Channel($this->size);

        for ($i = 0; $i < $this->size; $i++) {

            $this->channel->push(call_user_func($this->factory));

        }

    }

    /**

     * Acquire a connection

     * @param int $timeout

     * @return mixed

     */     public function acquire($timeout = 0)     {

        return $this->channel->pop($timeout);

    }

    /**

     * Release a resource

     * @param mixed $resource

     */     public function release($resource)     {

        $this->channel->push($resource);

    }

}

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