PHP下的異步嘗試二：初識(shí)協(xié)程

MudOnTire 發(fā)布于2019-07-01 10:44 / 684人閱讀

摘要：如果僅依靠程序自動(dòng)交出控制的話，那么一些惡意程序?qū)?huì)很容易占用全部時(shí)間而不與其他任務(wù)共享。多個(gè)操作可以在重疊的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。

PHP下的異步嘗試系列

如果你還不太了解PHP下的生成器，你可以根據(jù)下面目錄翻閱

PHP下的異步嘗試一：初識(shí)生成器

PHP下的異步嘗試二：初識(shí)協(xié)程

PHP下的異步嘗試三：協(xié)程的PHP版thunkify自動(dòng)執(zhí)行器

PHP下的異步嘗試四：PHP版的Promise

[PHP下的異步嘗試五：PHP版的Promise的繼續(xù)完善]

多任務(wù) (并行和并發(fā))

在講協(xié)程之前，先談?wù)劧噙M(jìn)程、多線程、并行和并發(fā)。

對(duì)于單核處理器，多進(jìn)程實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的原理是讓操作系統(tǒng)給一個(gè)任務(wù)每次分配一定的 CPU 時(shí)間片，然后中斷、讓下一個(gè)任務(wù)執(zhí)行一定的時(shí)間片接著再中斷并繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)，如此反復(fù)。

由于切換執(zhí)行任務(wù)的速度非常快，給外部用戶的感受就是多個(gè)任務(wù)的執(zhí)行是同時(shí)進(jìn)行的。

多進(jìn)程的調(diào)度是由操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，進(jìn)程自身不能控制自己何時(shí)被調(diào)度，也就是說： 進(jìn)程的調(diào)度是由外層調(diào)度器搶占式實(shí)現(xiàn)的

而協(xié)程要求當(dāng)前正在運(yùn)行的任務(wù)自動(dòng)把控制權(quán)回傳給調(diào)度器，這樣就可以繼續(xù)運(yùn)行其他任務(wù)。這與搶占式的多任務(wù)正好相反, 搶占多任務(wù)的調(diào)度器可以強(qiáng)制中斷正在運(yùn)行的任務(wù), 不管它自己有沒有意愿。如果僅依靠程序自動(dòng)交出控制的話，那么一些惡意程序?qū)?huì)很容易占用全部 CPU 時(shí)間而不與其他任務(wù)共享。

協(xié)程的調(diào)度是由協(xié)程自身主動(dòng)讓出控制權(quán)到外層調(diào)度器實(shí)現(xiàn)的

回到剛才生成器實(shí)現(xiàn) xrange 函數(shù)的例子，整個(gè)執(zhí)行過程的交替可以用下圖來表示：

協(xié)程可以理解為純用戶態(tài)的線程，通過協(xié)作而不是搶占來進(jìn)行任務(wù)切換。

相對(duì)于進(jìn)程或者線程，協(xié)程所有的操作都可以在用戶態(tài)而非操作系統(tǒng)內(nèi)核態(tài)完成，創(chuàng)建和切換的消耗非常低。

簡(jiǎn)單的說協(xié)程 就是提供一種方法來中斷當(dāng)前任務(wù)的執(zhí)行，保存當(dāng)前的局部變量，下次再過來又可以恢復(fù)當(dāng)前局部變量繼續(xù)執(zhí)行。

我們可以把大任務(wù)拆分成多個(gè)小任務(wù)輪流執(zhí)行，如果有某個(gè)小任務(wù)在等待系統(tǒng) IO，就跳過它，執(zhí)行下一個(gè)小任務(wù)，這樣往復(fù)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了 IO 操作和 CPU 計(jì)算的并行執(zhí)行，總體上就提升了任務(wù)的執(zhí)行效率，這也便是協(xié)程的意義

多線程
在單核下，多線程必定是并發(fā)的；
不過現(xiàn)在的統(tǒng)一進(jìn)程的多線程是可以運(yùn)行在多核CPU下，所以可以是并行的

并發(fā)（Concurrency）

是指能處理多個(gè)同時(shí)性活動(dòng)的能力，并發(fā)事件之間不一定要同一時(shí)刻發(fā)生。

并行（Parallesim）

是指同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)并發(fā)事件，具有并發(fā)的含義，而并發(fā)則不一定并行。
多個(gè)操作可以在重疊的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。

并行和并發(fā)區(qū)別

并發(fā)指的是程序的結(jié)構(gòu)，并行指的是程序運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)
并行一定是并發(fā)的，并行是并發(fā)設(shè)計(jì)的一種
單線程永遠(yuǎn)無法達(dá)到并行狀態(tài)

協(xié)程

協(xié)程的支持是在生成器的基礎(chǔ)上, 增加了可以回送數(shù)據(jù)給生成器的功能(調(diào)用者發(fā)送數(shù)據(jù)給被調(diào)用的生成器函數(shù)).
這就把生成器到調(diào)用者的單向通信轉(zhuǎn)變?yōu)閮烧咧g的雙向通信.
我們?cè)谏掀恼乱呀?jīng)講過了send方法，下面讓我們理解下協(xié)程

同步代碼

在沒有涉及到異步執(zhí)行代碼之前，我們的代碼都是這樣的

function printNum($max, $caller)
{
    for ($i=0; $i<$max; $i++ ) {
        echo "調(diào)度者:" . $caller . "  打印:" . $i . PHP_EOL;
    }
}

printNum(3, "caller1");
printNum(3, "caller2");

# output
調(diào)度者:caller1  打印:0
調(diào)度者:caller1  打印:1
調(diào)度者:caller1  打印:2
調(diào)度者:caller2  打印:0
調(diào)度者:caller2  打印:1
調(diào)度者:caller2  打印:2

使用協(xié)程后改進(jìn)的代碼

初稿，手動(dòng)調(diào)整生成器執(zhí)行

# 本代碼手動(dòng)調(diào)整了進(jìn)程執(zhí)行代碼的順序，當(dāng)然本代碼實(shí)現(xiàn)不用協(xié)程也可以，只是利用本流程說明協(xié)程作用
# 生成器給了我們函數(shù)中斷，協(xié)程[生成器send]給了我們重新喚起生成器函數(shù)的能力
function printNumWithGen($max)
{
    for ($i=0; $i<$max; $i++ ) {
        $res = yield $i;
        echo $res;
    }
}

$gen1 = printNumWithGen(3);
$gen2 = printNumWithGen(3);

// 手動(dòng)執(zhí)行caller1 再 caller2
$gen1->send("調(diào)度者: caller1 打印:" . $gen1->current() . PHP_EOL);
$gen2->send("調(diào)度者: caller2 打印:" . $gen2->current() . PHP_EOL);

// 手動(dòng)執(zhí)行caller1 再 caller2
$gen1->send("調(diào)度者: caller1 打印:" . $gen1->current() . PHP_EOL);
$gen2->send("調(diào)度者: caller2 打印:" . $gen2->current() . PHP_EOL);

// 手動(dòng)執(zhí)行caller2 再 caller1
$gen2->send("調(diào)度者: caller2 打印:" . $gen2->current() . PHP_EOL);
$gen1->send("調(diào)度者: caller1 打印:" . $gen1->current() . PHP_EOL);

# output
調(diào)度者: caller1 打印:0
調(diào)度者: caller2 打印:0
調(diào)度者: caller1 打印:1
調(diào)度者: caller2 打印:1
調(diào)度者: caller2 打印:2
調(diào)度者: caller1 打印:2

總結(jié)

上面案例應(yīng)該讓大家理解了協(xié)程設(shè)計(jì)的意義和如何使用協(xié)程

那么接下去我們?yōu)槲覀兊膮f(xié)程自動(dòng)一個(gè)自動(dòng)調(diào)度器（Co自動(dòng)執(zhí)行器），無需再手動(dòng)來中斷和恢復(fù)了