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2022年，虎年虎虎生威~！

前言

Android 開發(fā)者來說 Kotlin 語言已經(jīng)是很熟悉的了，但 Kotlin 中的 協(xié)程 不了解的同學(xué)可能還有很多。

閱讀網(wǎng)絡(luò)上大多數(shù)文章得到的關(guān)于 協(xié)程 幾個關(guān)鍵詞：

• 像是線程；
• 不是線程；
• 用戶態(tài)；
• 協(xié)作式；

感覺很懵逼，我就問一個 協(xié)程 而已為什么出現(xiàn)這么多奇奇怪該的名詞。

協(xié)程簡介

維基百科：協(xié)程

協(xié)程（英語：coroutine）是計算機程序的一類組件，推廣了協(xié)作式多任務(wù)的子例程，允許執(zhí)行被掛起與被恢復(fù)。 相對子例程而言，協(xié)程更為一般和靈活，但在實踐中使用沒有子例程那樣廣泛。 協(xié)程更適合于用來實現(xiàn)彼此熟悉的程序組件，如協(xié)作式多任務(wù)、異常處理、事件循環(huán)、迭代器、無限列表和管道。

電腦物理硬件

說 協(xié)程 之前我們先聊一下計算機硬件相關(guān)的知識。

物理 cpu 數(shù)

指主板上實際插入的 cpu 硬件個數(shù)（socket）。（但是這一概念經(jīng)常被泛泛的說成是 cpu 數(shù)，這很容易導(dǎo)致與 core 數(shù)，processor 數(shù)等概念混淆，所以此處強調(diào)是物理 cpu 數(shù)）。

由于在主板上引入多個 cpu 插槽需要更復(fù)雜的硬件支持（連接不同插槽的 cpu 到內(nèi)存和其他資源），通常只會在服務(wù)器上才這樣做。在家用電腦中，一般主板上只會有一個 cpu 插槽。

核數(shù)

一開始，每個物理 cpu 上只有一個核心 a single core ，對操作系統(tǒng)而言，也就是同一時刻只能運行一個進程/線程。 為了提高性能，cpu 廠商開始在單個物理 cpu 上增加核心（實實在在的硬件存在），也就出現(xiàn)了雙核心 cpu（dual-core cpu）以及多核心 cpu（multiple cores），這樣一個雙核心 cpu 就是同一時刻能夠運行兩個進程/線程的。

超線程技術(shù)

同時多線程技術(shù)（simultaneous multithreading）

超線程技術(shù)（hyper–threading/HT）

本質(zhì)一樣，是為了提高單個 core 同一時刻能夠執(zhí)行的多線程數(shù)的技術(shù)（充分利用單個 core 的計算能力，盡量讓其“一刻也不得閑”）。

simultaneous multithreading 縮寫是 SMT，AMD 和其他 cpu 廠商的稱呼。 hyper–threading 是 Intel 的稱呼，可以認為 hyper–threading 是 SMT 的一種具體技術(shù)實現(xiàn)。

AMD-R7

Intel-i7

所以可以這樣說：某款采用 SMT 技術(shù)的 4核心 AMD cpu 提供了 8線程 同時執(zhí)行的能力；某款采用 HT 技術(shù)的 2 核心 Intel cpu 提供了 4 線程 同時執(zhí)行的能力。

總的邏輯 cpu 數(shù) = 物理 cpu 數(shù) * 每顆物理 cpu 的核心數(shù) * 每個核心的超線程數(shù)

線程和協(xié)程

講 協(xié)程 的時候絕對不能不提 線程 。

線程 是操作系統(tǒng)能夠進行運算的最小單位。

在之前一般情況下 CPU 的每個核心同一時間只能執(zhí)行一個線程，除了現(xiàn)在比較新的 CPU 擁有上面說的使用 SMT 或者 HT 技術(shù)。

但 CPU 的核心數(shù)和 線程 的個數(shù)沒有必然關(guān)系。舉個很簡單的例子，我一段代碼可以一直創(chuàng)建100個線程。

CPU 根本不理解自己執(zhí)行的指令屬于哪個 線程，CPU 也不需要理解這些，它只需只需當(dāng)前操作系統(tǒng)給它分配的指令就行。

在單核 CPU 時代所有的多線程其實都是多任務(wù)，多個任務(wù)交替使用 CPU資源 。

有了多核之后，運行在兩個線程的任務(wù)才實現(xiàn)正真的并行，但電腦的實際核數(shù)永遠也達不到我們運算需要的任務(wù)數(shù)量。所以多個任務(wù)交替使用 CPU資源 這種情況一直存在，但我們知道 CPP 切換執(zhí)行線程的上下文都是需要消耗資源的，任務(wù)數(shù)量越多不一定執(zhí)行效率更高。對于計算密集型的程序有的建議是設(shè)置線程的最佳數(shù)量為 CPU 可執(zhí)行線程數(shù)的 1.5倍 或者 1倍+1 。

在這個時候我們想到能不能在異步任務(wù)之間切換的時候不切換 CPU 的上下文狀態(tài)，這樣可以減少很多資源的浪費?；蛘咴?CPU 長時間執(zhí)行 I/O操作 的時候讓其他例程先執(zhí)行，提供資源的利用率。

協(xié)程 就在這個時候產(chǎn)生了，協(xié)作式執(zhí)行多任務(wù)的子例程。

這時候我們已經(jīng)對 協(xié)程 有了初步的了解了，回頭想想文章開頭4個描述 協(xié)程 的說明。

• 像是線程：在部分程序執(zhí)行的過程中，協(xié)程的并發(fā)執(zhí)行就是利用的多線程技術(shù)（例如：沒有進行改版的 Java程序 ）。所以說它像是線程；
• 不是線程：并發(fā)任務(wù)的調(diào)度不是都通過操作系統(tǒng)級別線程切換執(zhí)行，而是程序本身支持單個線程的多個并發(fā)任務(wù)。所以也可以說它不是線程，可以叫它們纖程 Fiber ，或者綠色線程 GreenThread 。正如一個進程可以擁有多個線程一樣，一個線程也可以擁有多個協(xié)程。
• 用戶態(tài)：不是系統(tǒng)級別的線程而且能自主執(zhí)行異步任務(wù)，這種由程序員自己寫程序來管理的輕量級線程叫做用戶空間線程，具有對內(nèi)核來說不可見的特性。
• 協(xié)作式：要求每個運行中的程序，定位放棄自己的執(zhí)行權(quán)利，讓多個任務(wù)一起交替執(zhí)行。維基百科：協(xié)作式多任務(wù)；

Android中的協(xié)程

上面說的 協(xié)程 減少上下文切換，提供效率，那么 Android 的 kotlin 支持協(xié)程么?

kotlin 官方文檔說：本質(zhì)上，協(xié)程是輕量級的線程。

但就目前 Kotlin-JVM 而言來說 協(xié)程 它就是線程。其本質(zhì)上還是一套基于原生 Java Thread API 的封裝。

可能后續(xù) Kotlin 的版本會有正真的協(xié)程相關(guān)的機制來代替線程。

這個時候可能我們可能就有一些疑問，既然 協(xié)程 在 Android 平臺上依舊是 線程 并沒有提示運行效率，Java 中的 Executor 和 Android 中的 AsyncTask 都能提供并發(fā)任務(wù)，那么 kotlin 的 協(xié)程 它有什么用？后面會有一篇文章單獨講解~！

參考資料：

一文讀懂什么是進程、線程、協(xié)程

Kotlin 協(xié)程真的比 Java 線程更高效嗎?

扔物線：Kotlin的協(xié)程用例瞥一眼

文章到這里就全部講述完啦，若有其他需要交流的可以留言哦~！~！