纖程與協程的區別
作者：未平
纖程是操作系統級別的實現，而協程是語言級別的實現。纖程被操作系統內核控制，協程對于內核而言不可見。
纖程（Fiber）是 Windows 操作系統提供的概念。那什么是纖程呢？
纖程是一種比線程更輕量級的執行單元，它可以在一個線程中切換執行，不需要操作系統內核的干預。纖程可以用來實現異步任務，避免了創建新線程的開銷。纖程也叫做協程（coroutine），是一種用戶態的多任務機制。
協程與纖程主要的區別點：
- 纖程是操作系統級別的實現，而協程是語言級別的實現。纖程被操作系統內核控制，協程對于內核而言不可見。
- 纖程和線程類似，都擁有自己的棧、寄存器現場等資源，但是纖程更輕量級，一個線程可以包含多個纖程。協程也可以有自己的棧（stackful）或者共享棧（stackless），但是寄存器現場由用戶代碼保存和恢復。
- 纖程之間的切換由用戶控制，需要顯式地調用轉換函數。協程之間的切換也由用戶控制，但是可以通過生成器、異步函數等語法糖來隱式地實現。
- 纖程只出現在 Windows 上，而協程在很多語言和平臺上都有支持。
一個簡單的纖程程序，創建兩個纖程并在它們之間切換：
#include "pch.h"
#include <iostream>
#include <windows.h>
#include <tchar.h>
#define FIBER_COUNT 2
LPVOID g_lpFiber[FIBER_COUNT] = {};
VOID WINAPI FiberFun(LPVOID pParam) //纖程函數的返回類型為VOID，并不是因為返回值沒有意義，而是因為這個函數不應該返回！
{
int nFiberIndex = (int)pParam;
while (true)
{
std::cout << "Fiber" << nFiberIndex << std::endl;
SwitchToFiber(g_lpFiber[1 - nFiberIndex]); //切換到另一個纖程
}
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
LPVOID lpMainFiber = ConvertThreadToFiber(NULL); //將當前線程轉換為主纖程
if (lpMainFiber == NULL)
{
std::cout << "ConvertThreadToFiber failed" << std::endl;
return -1;
}
for (int i = 0; i < FIBER_COUNT; i++)
{
g_lpFiber[i] = CreateFiber(0, FiberFun, (LPVOID)i); //創建子纖程
if (g_lpFiber[i] == NULL)
{
std::cout << "CreateFiber failed" << std::endl;
return -1;
}
}
SwitchToFiber(g_lpFiber[0]); //切換到第一個子纖程
for (int i = 0; i < FIBER_COUNT; i++)
{
DeleteFiber(g_lpFiber[i]); //刪除子纖程
}
ConvertFiberToThread(); //將主纖程轉換回線程
return 0;
}一個使用纖程實現協同程序的例子：
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#define MAX_FIBERS 3
DWORD dwCounter;
void WINAPI MyFunc(LPVOID lpParameter)
{
DWORD dwIndex;
dwIndex = *(DWORD *)lpParameter;
while(TRUE)
{
printf("dwCounter=%d,dwIndex=%d\n",dwCounter,dwIndex);
dwCounter++;
SwitchToFiber(lpParameter);
}
}
void main()
{
LPVOID lpMainAddress;
LPVOID lpAddress[MAX_FIBERS];
DWORD dwParameter[MAX_FIBERS];
int i;
lpMainAddress=ConvertThreadToFiber(NULL);
for(i=0;i<MAX_FIBERS;i++)
{
dwParameter[i]=i+1;
lpAddress[i]=CreateFiber(0,(LPFIBER_START_ROUTINE)MyFunc,&dwParameter[i]);
}
for(i=0;i<10;i++)
SwitchToFibers(lpAddress[i%MAX_FIBERS]);
for(i=0;i<MAX_FIBERS;i++)
DeleteFibers(lpAddress[i]);
printf("end\n");
}- 協程是一種在應用層模擬的線程，它可以在不同的執行點之間切換，而不需要操作系統的干預。
- 協程可以提高程序的性能和并發能力，同時也簡化了異步編程的復雜度。
- 協程是一種輕量級的并發技術，它可以在單個線程內執行多個任務，從而實現高效的并發操作。與線程相比，協程的優勢在于它可以避免線程切換的開銷，減少資源占用，同時也更易于編程。
盡管協程的概念早于線程，但協程的實現并不是所有操作系統原生支持的。目前，很多編程語言都是通過自己的運行時環境來模擬協程，利用線程技術來實現協程的調度。這些語言中，像 golang 這樣的語言在實現上比較成熟，可以支持大量的協程同時執行，這也是 golang 能夠處理高并發的原因之一。
在 golang 中，協程的實現是基于線程的，它維護了一個協程隊列，由多個線程來負責執行協程隊列中的任務。當一個協程在執行過程中遇到了阻塞操作，比如等待 IO 數據返回，它會被放入一個阻塞隊列中，等待 IO 數據返回后再繼續執行。在這個過程中，當前線程會去執行隊列中的其他協程，從而實現協程之間的切換。
責任編輯：趙寧寧
來源：
coding日記
