协程原理 函数栈 有栈协程

协程为什么开销小于线程

• 协程本质上是线程，将调度的代码在用户态重新实现，因为子程序切换不是线程切换而是由程序自身控制，没有线程切换的开销，所以执行效率高。协程通常是纯软件实现的多任务，与CPU和操作系统通常没有关系，跨平台，跨体系结构。
• 协程在执行过程中可以调用别的协程，自己则中途退出执行，之后又从调用别的协程的地方恢复执行。
• 对于线程而言，其上下文存储在内核栈中。线程的上下文切换必须先进入内核态，这就造成了开销。线程的结构在内核中（就是进程的task_struct，只不过少了一些信息），因此需要进入内核态开销大。因此协程上下文切换开销少。

协程的缺点

• 无法利用多核CPU：协程的本质是单线程（比如一个单线程，多个协程），它不能将一个多核处理器的多个核同时用上，协程需要和进程配合才能用在多核CPU上。
• 进行阻塞操作（如IO时）会阻塞掉整个程序

协程实现相关概念

函数栈切换

栈帧

栈帧是指为一个函数调用单独分配的那部分栈空间，比如一个运行的函数调用另一个函数，就要进入一个新的栈帧。原来函数的栈帧称为调用者函数的帧，新的栈帧称为被调用函数的帧（当前帧）。被调用者函数运行结束后当前帧全部回收，回到调用者的帧。

函数调用时的esp/ebp

• esp：栈顶指针
• ebp：栈底指针
• 返回地址：指明当B返回的时候，要从A程序的哪个位置继续执行

有栈协程

独立栈

• 缺点：独立栈往往会更加的浪费内存。因为，我们需要为每一个协程预先分配一个栈空间，但是问题是协程不一定会用完这个栈空间，而那些多出来的栈空间就是被浪费掉了的。而且空间太小也会有爆栈的隐患。
• 优点：每次切换协程的时候，不需要对栈进行拷贝。（相比于共享栈）

共享栈

• 优点：节省内存。当协程挂起的时候，依据当前协程使用的栈空间大小来分配内存备份协程的栈内容。
• 缺点：每次换入换出都有数据拷贝的过程