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【Lua】协程

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六月丶
发布2022-12-26 18:09:50
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发布2022-12-26 18:09:50
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文章被收录于专栏:六月-游戏开发六月-游戏开发

什么是协程?

从多线程的角度看,协程(Coroutine)与线程(thread)类似:协程是一系列的可执行语句,拥有自己的栈、局部变量和指令指针,同时协程又与其它协程共享全局变量和其它几乎一切资源。 线程和协程的主要区别: 一个多线程程序可以同时并行运行多条线程,而协程却需要彼此协作地运行,即在任意时刻只能有一个协程运行,且协程的切换是在用户态手动控制的,只有当正在运行的协程显示的要求被挂起(suspend)时,其执行才会暂停。

Lua中的协程支持

提供库函数

Lua中的所有协程相关函数都放在coroutine表中。

注:中括号为可选参数

函数原型

作用

补充

coroutine.create(函数对象) -> 协程对象

创建一个协程对象并返回

type(协程对象) = thread

coroutine.resume(协程对象, [传递给协程函数的参数1,2,3..]) -> state, value

开始/继续执行一个协程

正常执行:返回true和yield返回值 ; 发生一个未捕获错误:返回false和错误信息

coroutine.yield([返回值])

挂起当前正在运行的协程

coroutine.status(协程对象) -> status

返回协程状态

create和yield后为挂起(suspended);执行过程为运行(running);执行完毕为死亡(dead);在A协程中唤醒B协程,这时A协程就为正常(normal)状态。

coroutine.wrap(协程主体函数) -> function

创建一个以传入函数作为主体函数的新协程,并返回一个函数

返回的函数类似resume,不同的是调用不会返回state只返回value,如果出错会抛出异常。

使用样例

如果我们需要计算并打印一段斐波那契数列,假设每一步计算都需要一秒钟时间,传统写法可以是这样:

代码语言:javascript
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function Fibonacci(n)
    local tab = {}
    local a, b = 1, 1
    for i = 1, n do
        table.insert(tab, a)
        local t = a + b
        a = b
        b = t
        Sleep(1)
    end

    return tab
end

local fib = Fibonacci(10)
for i, v in ipairs(fib) do
    io.write(v.." ")
end

运行结果: 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55

运行过程: 会先等待10秒运算,然后瞬间打印所有结果。

而计算过程直接卡死10秒显然是不太好的,通过协程可以优化这个问题。

协程计算可以这样写:

代码语言:javascript
复制
local coro = nil
function Fibonacci(n)
    local a, b = 1, 1
    for i = 1, n do
        coroutine.yield(a)      --挂起当前协程,并返回结果
        local t = a + b
        a = b
        b = t
        Sleep(1)
    end
end

coro = coroutine.create(Fibonacci)

function GetFibonacciNext()
    --开始/继续执行一个协程   正常执行:返回true和yield返回值   发生一个未捕获错误:返回false和错误信息
    local state, value = coroutine.resume(coro, 10)         
    return value
end

for i = 1, 10 do
    io.write(GetFibonacciNext().." ")
end

运行结果: 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55

运行过程: 每计算出一个结果(间隔1秒)就会立刻返回并打印该值,直到打印完10个数列项。

这样的运行方式显然会更加友好,即需要用到该数据时再计算。

将协程用作迭代器

上述的遍历结果,还可以改成迭代器的用法:

代码语言:javascript
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-- 把协程用作迭代器
function GetFibonacciNext(n)
    local co = coroutine.create(Fibonacci)
    return function()
        local state, value = coroutine.resume(co, n)
        return value
    end
end

for v in GetFibonacciNext(10) do
    io.write(v.." ")
end

这样写也能达到相同的效果,且像迭代器一样会更方便使用。

而由于GetFibonacciNext这种写法很常见,即将唤醒对应协程的调用包装在一个函数中,所以Lua语言专门为此提供了一个函数coroutine.wrap来完成这个功能。(wrap的介绍详见上表。) 使用wrap函数我们能将GetFibonacciNext函数改成如下代码:

代码语言:javascript
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function GetFibonacciNext(n)
    return coroutine.wrap(function() Fibonacci(n) end)
end

效果一致。

参考资料:《Lua程序设计》第24章

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原始发表:2022 年 09 月,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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