协程和Swoole的原理,及使用场景

什么是协程

协程(Coroutine)也叫用户态 线程 ，其通过协作而不是抢占来进行切换。相对于进程或者线程，协程所有的操作都可以在用户态完成，创建和切换的消耗更低。协程是进程的补充，或者是互补关系。

要理解是什么是“用户态的线程”，必然就要先理解什么是“内核态的线程”。 内核态的线程是由操作系统来进行调度的，在切换线程上下文时，要先保存上一个线程的上下文，然后执行下一个线程，当条件满足时，切换回上一个线程，并恢复上下文。 协程也是如此，只不过，用户态的线程不是由操作系统来调度的，而是由程序员来调度的，就是所谓的用户态的线程。

协程的执行流程

协程的适用场景

高并发服务，如秒杀系统、高性能API接口、RPC服务器，使用协程模式，服务的容错率会大大增加，某些接口出现故障时，不会导致整个服务崩溃。

爬虫，可实现非常巨大的并发能力，即使是非常慢速的网络环境，也可以高效地利用带宽。

即时通信服务，如IM聊天、游戏服务器、物联网、消息服务器等等，可以确保消息通信完全无阻塞，每个消息包均可即时地被处理。

协程与线程区别

Swoole的协程在底层实现上是单线程的，因此同一时间只有一个协程在工作，协程的执行是串行的。这与线程不同，多个线程会被操作系统调度到多个CPU并行执行。

一个协程正在运行时，其他协程会停止工作。当前协程执行阻塞IO操作时会挂起，底层调度器会进入事件循环。当有IO完成事件时，底层调度器恢复事件对应的协程的执行。

对CPU多核的利用，仍然依赖于Swoole引擎的多进程机制。

协程实现

1、swoole的两种命名空间形式

Swoole支持两种形式的命名空间一种是Swoole\Coroutine，2.2.0以上可使用Co\命名空间短命名简化类名。

2、协程默认支持的位置

目前Swoole4仅有部分事件 回调函数 底层自动创建了协程，以下回调函数可以调用协程客户端，可以查看这里

在不支持协程的位置可以使用go或Co::create创建协程

3、协程的性能测试

通过多个协程连接 redis 操作对比没有使用协程的方式

4、协程并发

协程其实也是阻塞运行的，如果，在一个执行中，比如同时查redis，再去查mysql，即使用了上面的协程，也是顺序执行的。那么可不可以几个协程并发执行呢？

通过延迟收包的形式获取，遇到到IO 阻塞的时候，协程就挂起了，不会阻塞在那里等着网络回报，而是继续往下走,swoole当中可以用setDefer()方法声明延迟收包然后通过recv()方法收包。

5、协程通讯

使用本地内存，不同的进程之间内存是隔离的。只能在同一进程的不同协程内进行push和pop操作

向通道中写入数据。

function Coroutine\Channel->push(mixed $data) : bool;

从通道中读取数据。

function Coroutine\Channel->pop() : mixed;

对协程调用场景，最常见的“生产者-消费者”事件驱动模型，一个协程负责生产产品并将它们加入队列，另一个负责从队列中取出产品并使用它。

6、协程的注意问题

如果在多个协程间共用同一个协程客户端,同步阻塞程序不同，协程是并发处理请求的，因此同一时间可能会有很多个请求在并行处理，一旦共用客户端连接，就会导致不同协程之间发生数据错乱。

swoole通用协程池的实现

swoole官方的协程池是用只能用在Redis。因为协程池代码层耦合了Redis实例化逻辑。通过工厂函数实现了通用性。

class RedisPool
{
 /**
 * @var \Swoole\Coroutine\Channel
 */
 protected $pool;
 /**
 * RedisPool constructor.
 * @param int $size 连接池的尺寸
 */
 function __construct($size = 100)
 {
 $this->pool = new Swoole\Coroutine\Channel($size);
 for ($i = 0; $i < $size; $i++)
 {
 $redis = new Swoole\Coroutine\Redis();
 $res = $redis->connect('127.0.0.1', 6379);
 if ($res == false)
 {
 throw new RuntimeException("failed to connect redis server.");
 }
 else
 {
 $this->put($redis);
 }
 }
 }
 function put($redis)
 {
 $this->pool->push($redis);
 }
 function get()
 {
 return $this->pool->pop();
 }
}

 

利用工厂方法的改造如下：

foundation \pool;
use Swoole\Coroutine\Channel;
/**
 * Swoole generic connection pool
 * Class Pool
 * @package swoole\foundation\pool
 */
class GenericPool
{
 /**
 * @var int pool size
 */
  private  $size = 0;
 /**
 * @var callable construct a connection
 */
 private $ factory  = null;
 /**
 * @var Channel
 */
 private $channel = null;
 /**
 * GenericPool constructor.
 * @param int $size
 * @param callable $factory
 * @throws InvalidParamException
 */
 public function __construct($size, callable $factory)
 {
 $this->size = $size;
 $this->factory = $factory;
 $this->init();
 }
 /**
 * check pool config
 * @throws InvalidParamException
 */
 private function init()
 {
 if ($this->size <= 0) {
 throw new InvalidParamException('The "size" property must be greater than zero.');
 }
 if (empty($this->factory)) {
 throw new InvalidParamException('The "factory" property must be set.');
 }
 if (!is_callable($this->factory)) {
 throw new InvalidParamException('The "factory" property must be callable.');
 }
 $this->bootstrap();
 }
 /**
 * bootstrap pool
 */
 private function bootstrap()
 {
 $this->channel = new Channel($this->size);
 for ($i = 0; $i < $this->size; $i++) {
 $this->channel->push(call_user_func($this->factory));
 }
 }
 /**
 * Acquire a connection
 * @param int $timeout
 * @return mixed
 */
 public function acquire($timeout = 0)
 {
 return $this->channel->pop($timeout);
 }
 /**
 * Release a resource
 * @param mixed $resource
 */
 public function release($resource)
 {
 $this->channel->push($resource);
 }
}