PHP进阶教程-PHP的协程怎么玩？这一篇带你搞定swoole协程

协程说复杂不复杂说难也不难，一句话可以概括：能提高并发，但不能加速任务，同步代码实现异步IO，异步非阻塞的代码块。

协程是一种特殊函数，是一种可以挂起的函数，然后可以从挂起的地方重新恢复执行，一个线程内的多个协程是串行的，跟CPU处理进程一样，同一时刻只能一个协程在线程上运行，除非出让了控制权给别的协程运行。协程无法利用多核CPU因此协程只能解决并发问题，不能解决任务处理速度问题。协程就是把一个大任务再分成更小的片段，封装程一个函数，当其中一个协程需要IO阻塞的时候，主动挂起当前协程，把控制权交给其他协程运行。

我们知道进程和线程是由操作系统调度的，什么时候执行取决于操作系统什么时候把CPU时间交给某个进程或者线程，而协程是什么时候交出控制权是由用户决定的。进程和线程属于内核态，协程属于用户态线程。

协程是一种用户态的轻量级线程，协程的调度完全由用户控制。协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时，将寄存器上下文和栈保存到其他地方，在切回来的时候，恢复先前保存的寄存器上下文和栈，直接操作栈则基本没有内核切换的开销，可以不加锁的访问全局变量，所以上下文的切换非常快。

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协程特点

• 用户态线程、遇到IO主动让出控制权

• 多个协程代码依然是串行的，无需加锁

• 开销低，只占用内存，不存在进程、线程切换开销

• 并发量大，单个进程可开启50w个协程

• 随时随地，只要想并发，就调用go创建协程

我们知道线程是轻量级的进程，那么协程就是轻量级的线程。协程运行在线程之上，一个线程可以有多个协程。

我们知道在进程遇到阻塞的时候开多一个线程在进程内部切换，避免每次都切换进程，这样可以更大力度的使用CPU分给这个进程的可使用时间。而协程跟线程和进程的关系很类似，只不过协程是跟线程直接建立关系。

上图是多个线程之间切换的示意图，那么我们来考虑一下，如果线程只是等待IO操作（网络或者文件），那么为什么像线程重复使用进程一样来重复的使用这个线程呢？我们把IO去掉，看看这个图是什么样子的。

去掉IO部分操作，可以看出来基本上这个并发请求应用程序代码可以在 单个线程中 运行，协程最大力度的利用了线程等待IO的时间，让程序在等待IO的时候可以执行别的业务代码。

看着像不像一个线程的执行流程，这就是协程的魅力所在，当一个协程被yield之后会被挂起，把控制权转移给线程内部的其他协程，因为是在线程上进行的切换，所以开销远远比进程和线程低很多。

当程序调用协程之后，当前协程会主动让出控制权交给同一个线程内的其他协程处理，如图所示，开发者代码中需要使用IO的时候主动让出协程的控制权给别的协程使用。

去掉IO部分再看协程的处理，直接执行的都是业务逻辑，避免遇到IO导致线程转换到等待状态，更充分的利用CPU分给这个线程的执行时间。

注意：协程并不能让任务加速进行，只能执行更多任务。

协程由于是建立在线程之上的，因此没有办法使用CPU多核心的优势，协程适合适用于IO密集运算的场景。

协程有什么作用？

协程是为了提高CPU使用率，避免在线程阻塞的时候大量的线程上下文切换。

echo "1-startn";
sleep(1);
echo "1-endn";
echo "2-startn";
sleep(1);
echo "2-endn";
echo "3-startn";
sleep(1);
echo "3-endn";
echo "4-startn";
sleep(1);
echo "4-endn";

以上代码的CPU使用率仅有 1%

SwooleRuntime::enableCoroutine(true);
go(function () {
    echo "go1-startn";
    sleep(1);
    echo "go1-endn";
});
go(function () {
    echo "go2-startn";
    sleep(1);
    echo "go2-endn";
});
go(function () {
    echo "go3-startn";
    sleep(1);
    echo "go3-endn";
});
go(function () {
    echo "go4-startn";
    sleep(1);
    echo "go4-endn";
});

使用协程，成功把CPU使用率提高到了4%，这样CPU就不需要为了IO阻塞而空跑，或者进行上下文切换。之前不是说过协程不能加速吗？这里使用协程之后怎么1秒多就执行完了，跟前面的代码不一样？这里得到的时间取决于最后一个协程执行结束的时间。

协程的执行顺序

SwooleRuntime::enableCoroutine(true);
go(function(){
   sleep(2);
   echo "go1n";
});
go(function(){
    sleep(1);
    echo "go2n";
});
echo "mainn";

先输出：main->go2->go1

协程之间通讯

多个协程之间通讯，采用Channel实现，多个协程协助完成共同的任务。

SwooleRuntime::enableCoroutine(true);
$chan = new SwooleCoroutineChannel();
go(function () use ($chan){
    sleep(1);
    $chan->push(['name'=>'sunny']);
});

go(function() use ($chan){
    $data = $chan->pop();
    print_r($data);
});
echo "结束n";

实战：实现waitGroup功能

利用Swoole提供的Channel实现一个 waitGroup ，主要功能是用来等待所有协程执行完成的。

<?php
class WaitGroup{
    private $count;
    private $chan;
    public function __construct()
{
        $this->chan = new SwooleCoroutineChannel();
    }

    public function add(){
        $this->count++;
    }
    public function done(){
        $this->chan->push(true);
    }

    public function wait(){
        for($i=0;$i<$this->count;$i++){
            $this->chan->pop();
        }
    }

}

<?php
include 'waitgroup.php';
SwooleRuntime::enableCoroutine(true);
echo "start".PHP_EOL;
$t = microtime(true);
go(function() use ($t){
    $wg = new WaitGroup();
    $wg->add();
    go(function() use ($t,&$wg){
        echo file_get_contents("https://www.sunnyos.com/swoole.php");
        echo "协程1:".(microtime(true)-$t).PHP_EOL;
        $wg->done();
    });
    $wg->add();
    go(function() use ($t,&$wg){
        echo file_get_contents("https://www.sunnyos.com/swoole.php");
        echo "协程2:".(microtime(true)-$t).PHP_EOL;
        $wg->done();
    });
    $wg->add();
    go(function() use ($t,&$wg){
        echo file_get_contents("https://www.sunnyos.com/swoole.php");
        echo "协程3:".(microtime(true)-$t).PHP_EOL;
        $wg->done();
    });
    $wg->wait();
    echo '全部结束:'.(microtime(true)-$t).PHP_EOL;
});
echo "end".PHP_EOL;
echo microtime(true)-$t.PHP_EOL;

代码中：https://www.sunnyos.com/swoole.php swoole.php 的代码

<?php
sleep(1);
echo "My name is Sunnyn";

休眠疫苗模拟网络请求耗时

这里看看使用协程3个协程都进行了网络请求，每个请求耗时1秒，但是在这里执行都时候三个请求执行完了仅耗时1.2秒，但是cpu都使用率却使用到了6%，这说明了协程充分的使用了cpu。

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（编辑：李大同）

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