协程与Swoole的原理，相关应用以及适用场景等

迈不过友情╰ 2021-12-23 05:53 226阅读 0赞

## **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。

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## **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：

<?php
    /**
     * @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);
        }
    }

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Fzc2FzaW4wMzA4_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20211223/a8cd284ad7574469b53c2fea2c1764c6.png