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什么是 Lua 协同程序
Lua 协同程序 (Coroutine) 是一种轻量级的线程机制，允许函数在执行中暂停并稍后恢复。协同程序通过 coroutine 库实现，提供了一种非抢占式的多任务处理方式，与操作系统线程不同，它由程序显式控制切换。
为什么要使用协同程序
- 任务调度：手动控制执行顺序，避免阻塞。
- 异步模拟：实现类似协程的异步操作。
- 状态保存：暂停时保留局部变量状态。
- 轻量高效：比线程更低的资源开销。
Lua 协同程序的定义与特性
- 定义：通过
coroutine.create()创建，返回一个线程对象（类型为thread）。 - 特性：
- 可暂停 (
yield) 和恢复 (resume)。 - 每个协同程序有独立栈。
- 非抢占式，需显式切换。
- 状态：running、suspended、dead。
代码示例
基本协同程序
-- 创建协同程序
local co = coroutine.create(function()
print("开始")
coroutine.yield("暂停")
print("恢复")
end)
-- 运行协同程序
print(coroutine.resume(co)) -- 第一次运行
print(coroutine.resume(co)) -- 恢复运行
运行结果：
true 开始
true 暂停 恢复
生产者-消费者模型
-- 生产者
local producer = coroutine.create(function()
for i = 1, 3 do
print("生产: " .. i)
coroutine.yield(i)
end
end)
-- 消费者
local function consumer()
while true do
local status, value = coroutine.resume(producer)
if not status or value == nil then break end
print("消费: " .. value)
end
end
consumer()
运行结果：
生产: 1
消费: 1
生产: 2
消费: 2
生产: 3
消费: 3
协同程序状态
local co = coroutine.create(function()
print("运行中")
coroutine.yield()
end)
print("状态: " .. coroutine.status(co)) -- suspended
coroutine.resume(co) -- 运行
print("状态: " .. coroutine.status(co)) -- suspended
coroutine.resume(co) -- 恢复并结束
print("状态: " .. coroutine.status(co)) -- dead
运行结果：
状态: suspended
运行中
状态: suspended
状态: dead
协同程序常用函数
| 函数 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
coroutine.create(f) | 创建协同程序，返回 thread | co = coroutine.create(func) |
coroutine.resume(co, ...) | 启动或恢复协同程序 | coroutine.resume(co, arg) |
coroutine.yield(...) | 暂停并返回值 | coroutine.yield(1) |
coroutine.status(co) | 返回状态（running, suspended, dead） | coroutine.status(co) → “suspended” |
coroutine.running() | 返回当前运行的协同程序 | coroutine.running() → thread |
工作原理详解
- 栈管理：每个协同程序有独立栈，保存局部变量和调用状态。
- 切换：
yield暂停并返回控制权，resume恢复执行。 - 非抢占：切换由程序控制，无需操作系统调度。
优点与应用场景
优点
- 轻量：比线程占用更少内存。
- 可控：显式切换，逻辑清晰。
- 灵活：支持复杂流程设计。
应用场景
- 游戏开发：分步执行动画或 AI 逻辑。
- 任务调度：模拟多任务处理。
- 生成器：按需生成数据序列。
常见问题与注意事项
- 错误处理：
resume返回状态和错误，需检查：
local status, err = coroutine.resume(co)
if not status then print("错误: " .. err) end
- 死协同程序：
- 已结束的协同程序不能再次
resume，状态为dead。
- 嵌套调用：
- 协同程序内可创建其他协同程序，但需谨慎管理。
- 性能：
- 大量协同程序可能增加内存开销。
参考资料与出站链接
- 官方文档：
- 学习资源：
- 工具支持：
- ZeroBrane Studio：调试协同程序。
如果您需要更复杂的协同程序示例（如异步模拟或多任务调度），请告诉我，我会进一步扩展！
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