从Erlang进程看协程思想

从Erlang进程看协程思想

 

多核慢慢火了以后，协程类编程也开始越来越火了。比较有代表性的有Go的goroutine、Erlang的Erlang进程、Scala的actor、windows下的fibre（纤程）等，一些动态语言像Python、Ruby、Lua也慢慢支持协程。

其实我们听过协程相关很多名词，下面大致来解释一下：

• OS进程： 进程是资源管理的最小单元，包括进程控制块（PCB）、程序段、数据段
• OS线程： 线程是程序执行的最小单元，由线程ID，当前指令指针(PC），寄存器集合和堆栈组成；内核线程之间切换的时候需要在内核态进行上下文和堆栈切换。
• 轻量级进程（LWP）： 其实是基于内核线程的高级抽象，每个LWP对应一个实际的线程。优点是在某些情况下不需要新建一个实际进程那么大开销。
• 协程： 在不同的编程语言或库里因为实现方式差异，也叫纤程、actor等。实际可以理解为应用程序级别的线程，其调度器不是内核的CPU，而是由用户级别实现的VM级别调度器。

也就是说，协程具有以下特点：

1. 协程并发时的切换基本在用户态级别切换，不会触发内核，减少系统开销
2. 尽管协程实际肯定还是在某个OS线程上执行，但是如何执行、何时执行、在哪个线程上执行等都是由用户的调度器去决定的，即协程使用者无需关心底层线程的情况。
3. 协程作为用户级别的存在，实际就是一段待执行的函数，创建销毁开销很小；且因为切换基本在用户态，所以可以很轻易地在一个进程内开百万级别的协程。

基本能满足以上特点的我们都可以称其为协程（coroutine）。

但不同语言却有不同实现方式，其中主要有以erlang为代表的 actor model，还有以Go为代表的Coroutine。

Go那边不太熟悉，不过主要就是协程间通信方式和yield主动让出CPU操作，这些在Python、Ruby等中也有实现。

Erlang以及Scala主要采取的是一种 actor model，也叫面向actor的编程。主要遵循以下特点：

1. 一切皆Actor的思想，即每一个执行者都当做一个actor。（有点像Java每一个功能承担者都是一个对象类）
2. Actor之间只能允许通过消息传递来通信，不共享内存，且消息传递无副作用（无副作用指不会被脏读或修改等问题困扰）。
3. Actor的收发消息是异步的，接收到的消息一般是一份副本。

从他的特性看来，Actor是一种比普通Coroutine更彻底的一种面向并发的编程模型。在设计actor model的程序时，开发者只需要考虑如何利用并发特性使自己程序的并发性能更好，而不需要去考虑锁、冲突、不一致性等问题。