举例详解Lua中的协同程序编程

首先要搞清楚一个基本概念：协程（协同程序）本质上是一种程序控制机制，它允许两个或更多的函数方法以可控制的方式交替执行。关键点在于，在任何给定的时刻，只有一个协程在运行——正在运行的协程只有在主动要求暂停时，才会把执行权交出去。

这个定义乍看有点绕？换个更直观的说法：假设我们有主程序和协程两个角色。当我们调用 resume 来启动协程，它就开始执行；当它执行到 yield 时，就主动暂停，把控制权还给调用方。下次再调用 resume，协程会从刚才暂停的地方接着往下跑。这个过程可以一直持续，直到协程执行完毕。

协程可用的功能

下表列出了 Lua 中协程相关的全部函数及其用途：

举个具体的例子

直接上代码，通过运行结果来理解协程的工作流程：

co = coroutine.create(function (value1,value2)
    local tempvar3 =10
    print("coroutine section 1", value1, value2, tempvar3)
    local tempvar1 = coroutine.yield(value1+1,value2+1)
    tempvar3 = tempvar3 + value1
    print("coroutine section 2",tempvar1 ,tempvar2, tempvar3)
    local tempvar1, tempvar2= coroutine.yield(value1+value2, value1-value2)
    tempvar3 = tempvar3 + value1
    print("coroutine section 3",tempvar1,tempvar2, tempvar3)
    return value2, "end"
end)

print("main", coroutine.resume(co, 3, 2))
print("main", coroutine.resume(co, 12,14))
print("main", coroutine.resume(co, 5, 6))
print("main", coroutine.resume(co, 10, 20))

运行输出：

coroutine section 1 3 2 10
main true 4 3
coroutine section 2 12 nil 13
main true 5 1
coroutine section 3 5 6 16
main true 2 end
main false cannot resume dead coroutine

这段代码到底在做什么？

从头捋一遍：我们用 resume 启动协程，用 yield 让它暂停。注意，每次 resume 调用都能收到多个返回值，这正是协程灵活性的体现。

• 首先创建一个协程，并赋值给变量 co，它需要两个参数。
• 第一次调用 resume(co, 3, 2) 时，传入的值 3 和 2 分别赋给 value1 和 value2，这个赋值会一直保持到协程结束。
• 为了更清楚地看到变量的变化，我们初始化了 tempvar3 = 10。后续执行中，由于 value1 始终为 3，tempvar3 会依次变成 13 和 16。
• 第一个 yield 返回了两个值：4 和 3（由 value1+1, value2+1 得出）。同时，resume 还会收到一个布尔值表示协程是否正常执行。
• 看到没有？yield 的返回值来自于下一次 resume 传入的参数。比如第二次 resume(co, 12,14) 中的 12 和 14，会被 yield 赋给变量 tempvar1（和 tempvar2，但这里 tempvar2 未定义所以输出 nil）。这种机制让协程能够在挂起状态下“记住”之前的数据，同时还能接收新的输入，非常强大。
• 最后，当协程内所有语句都执行完毕后，再次调用 resume 会返回 false 和错误信息 "cannot resume dead coroutine"。

另一个典型用例：循环生成数字

下面这个协程每次调用返回一个 1 到 5 之间的数字，用完了就重新创建协程继续：

function getNumber()
    local function getNumberHelper()
        co = coroutine.create(function ()
            coroutine.yield(1)
            coroutine.yield(2)
            coroutine.yield(3)
            coroutine.yield(4)
            coroutine.yield(5)
        end)
        return co
    end
    if(numberHelper) then
        status, number = coroutine.resume(numberHelper);
        if coroutine.status(numberHelper) == "dead" then
            numberHelper = getNumberHelper()
            status, number = coroutine.resume(numberHelper);
        end
        return number
    else
        numberHelper = getNumberHelper()
        status, number = coroutine.resume(numberHelper);
        return number
    end
end
for index = 1, 10 do
    print(index, getNumber())
end

输出结果：

1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 1
7 2
8 3
9 4
10 5

可以看到，每 5 次调用后，协程“耗尽”，然后自动重建，继续循环输出 1～5。

很多人会把协程和多线程编程中的线程做比较，但必须明确：协程虽然拥有类似线程的“暂停-恢复”能力，但同一时间只有一个在执行，它并不会并发运行。协程的核心价值在于让我们精确控制程序的执行顺序，同时保存必要的中间状态。如果再配合全局变量，协程的灵活性还能进一步提升——这也是 Lua 中实现协作式任务调度的基础。