协程的底层实现原理_协程的底层原理

协程简介

• 线程是进程的执行体,拥有一个执行入口,以及从进程虚拟地址空间分配的栈信息,包括用户栈和内核栈
• 操作系统会记录线程控制信息
• 线程获得CPU时间片以后才可以执行
• CPU切换对应线程的栈基、栈指针、指令指针等寄存器
• 如果线程各自创建几个执行体,给他们各自指定执行入口,申请一些内存分配给他们做执行栈,那么线程就可以按需调度这几个执行体了
• 为了实现这几个执行体的切换,线程也需要记录执行体的信息,包括ID、栈的位置、执行入口地址、执行现场等等
• 线程可以选择一个执行体来执行,此时CPU中指令指针就会指向这个执行体的执行入口,栈基和栈指针寄存器也会指向线程给他分配的执行栈
• 要切换执行体时,需要先保存当前执行体的执行现场,然后切换到另一个执行体,通过同样的方式可以恢复到之前的执行体,这样就可以从上次执行中断的地方继续执行
• 这些由线程创建的执行体就叫做“协程,因为用户程序不能操作内核空间,所以只能给协程分配用户栈,二操作系统对协程一无所知,所以协程又被称为“用户态线程”

• 无论协程怎么被创建,底层都要分配执行栈和控制信息
• 让出执行权时候,都要保存执行现场,以便后续回复

协程关键—>控制流的让出和恢复

• 每个协程又自己的执行栈,可以保存自己的执行现场
• 可以由用户程序按需创建协程
• 协程“主动让出”执行权时候,会保存执行现场,然后切换到其他协程
• 协程恢复执行时候会根据之前保存的执行现场恢复到中断前的状态,继续执行,这样就通过协程实现了既轻量又灵活的由用户态调度的多任务模型