协程切换线程的秘密

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2023-12-28 07:54:55

协程，一个近年来风靡编程界的技术，凭借其轻量级、低开销和高效并发处理的能力，赢得了众多开发者的青睐。然而，一个绕不开的问题是：协程是如何实现线程切换的？

要揭开这个谜团，我们需要深入协程的内部机制，探索它与线程之间的微妙关联。

协程与线程：似水无痕的切换

协程与线程，乍一看似乎是两个截然不同的概念。协程是一种轻量级的执行单元，而线程则是一种系统级的调度实体。然而，在协程的内部实现中，线程却扮演着至关重要的角色。

当协程调用一个挂起函数 （suspend function）时，协程就会被挂起（suspend），暂停执行。这时，协程的当前状态，包括寄存器、栈空间和调用堆栈，会被保存起来。同时，线程会继续执行，处理其他任务。

当挂起函数返回时，协程会恢复（resume），重新恢复执行。神奇的是，协程从挂起状态恢复后，就像时光倒流一样，它会从挂起函数返回的那一刻继续执行，仿佛一切都从未发生过。

Continuation：衔接执行的桥梁

协程切换线程的秘密就隐藏在Continuation 中。Continuation，顾名思义，是延续执行 的意思。当协程挂起时，Continuation会保存协程的当前状态，并充当一个回调函数，当挂起函数返回时，Continuation会被调用，从而恢复协程的执行。

在Java中，Continuation由Callable 或Runnable 接口表示，它代表了一段可以被稍后调用的代码。当协程挂起时，它会返回一个Continuation，该Continuation包含了协程的当前状态和恢复执行所需的信息。

实例：用Java实现协程切换

以下是一个用Java实现协程切换线程的简单示例：

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class CoroutineExample {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 定义一个协程
        Callable<String> coroutine = () -> {
            // 模拟协程执行
            System.out.println("协程开始执行");
            // 挂起协程
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("协程挂起");
            // 恢复协程
            System.out.println("协程恢复执行");
            return "协程执行完成";
        };

        // 创建一个FutureTask来执行协程
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(coroutine);

        // 启动线程执行协程
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.start();

        // 获取协程执行结果
        String result = futureTask.get();

        System.out.println("协程执行结果：" + result);
    }
}