目錄
kotlin之協程(一),線程,進程,協程,協程可以替換線程嗎?
kotlin之協程(二),Kotlin協程是什么、掛起是什么、掛起的非阻塞式
kotlin之協程(三),開始創建協程,launch,withContext
kotlin之協程(四),協程的核心關鍵字suspend
kotlin之協程(五),launch 函數以及協程的取消與超時
kotlin之協程(六),協程中的 async和launch的區別以及runBlocking
kotlin之協程(七),協程中relay、yield 區別
前言
在DataStore里面有提到 DataStore是基于協程與Flow實現的,那么什么是協程呢?
先來回顧一下線程和進程
在了解協程之前,我們先回歸一下進程和線程的概念
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進程直白地講，進程就是應用程序的啟動實例 -
線程線程從屬于進程，是程序的實際執行者。一個進程至少包含一個主線程，也可以有更多的子線程。并且線程擁有自己的棧空間
總結起來就是:對操作系統來說，線程是最小的執行單元，進程是最小的資源管理單元
無論進程還是線程都是有操作系統統一管理的
而線程具有五種狀態,我們看一下狀態的轉化關系
接下來我們了解一下并發和并行
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并發
并發意味著應用程序同時（同時）在一項以上的任務上取得進展。好吧，如果計算機只有一個CPU，則應用程序可能無法 在同一時間同時完成一項以上的任務，而是在應用程序中一次要處理多個任務。在開始下一項任務之前，它并沒有完全完成一項任務。而是，CPU在不同任務之間切換，直到任務完成為止。
并發.png
即使其中只有一個線程在運行，也可以有一個并發應用程序
- 并行
并行是指應用程序將其任務分解為較小的子任務，這些子任務可以并行處理，例如在多個CPU上同時進行。
為了實現真正的并行性，您的應用程序必須運行多個線程，或者至少能夠調度要在其他線程，進程，CPU，圖形卡等中執行的任務。
不得不說的進程和線程的痛點
(1)線程的調度與缺點
在同一個進程中并行運行多個線程，是對在同一臺計算機上并行運行多個進程的模擬。因此，線程也被稱為輕量級進程。與進程調度類似，CPU在線程之間快速切換，制造了線程并行運行的假象。
由于各個線程都可以訪問進程地址空間的每一個內存地址，所以一個線程可以讀、寫，甚至清除另一個線程的堆棧。也就是說，線程之間是沒有保護的。但要注意的是，每個線程都有自己的堆棧、程序計數器、寄存器等信息，這些不是共享的。
共享地址空間雖然可以方便地共享對象，但這也導致一個問題，那就是任何一個線程出錯時，進程中的所有線程會跟著一起崩潰。這也是如Nginx等強調穩定性的服務堅持使用多進程模式的原因。事實上，無論基于多進程還是多線程，都難以實現高并發，這由三個原因所致
(2)線程內存占用
一是單個線程消耗的內存過多，比如64位的Linux為每個線程的棧分配了8MB的內存，通過ulimit -s可以查看線程的默認分配的內存。單位kb
(3)線程競爭
為了解決線程申請堆內存時，互相競爭的問題。每個線程預先在這個空間內申請堆空間還預分配了64MB的內存作為堆內存池。所以，我們沒有足夠的內存去開啟幾萬個線程實現并發。
(4)線程切換耗時
線程的切換是由內核控制的，什么時候會切換線程呢？不只時間片用盡，當調用阻塞方法時，內核為了CPU 充分工作，也會切換到其他線程執行。一次上下文切換的成本在幾十納秒到幾微秒間，當線程繁忙且數量眾多時，這些切換會消耗絕大部分的CPU運算能力。
下圖以磁盤IO為例，描述了多線程中使用阻塞方法讀磁盤，2個線程間的切換方式。
那么，怎么才能實現高并發呢？把上圖中本來由內核實現的請求切換工作，交由用戶態的代碼來完成就可以了。
協程
什么是協程
協程 - 也叫微線程，是一種新的多任務并發的操作手段
這中說話不夠詳細,我們換種說話
協程就是用戶態的線程。通常創建協程時，會從進程的堆中分配一段內存作為協程的棧。線程的棧有8MB，而協程棧的大小通常只有幾十 KB,更低的內存占用空間為高并發提供了保證
- 下面是關于協程這個概念的一些描述：
協程的開發人員 Roman Elizarov 是這樣描述協程的：協程就像非常輕量級的線程。線程是由系統調度> 的，線程切換或線程阻塞的開銷都比較大。而協程依賴于線程，但是協程掛起時不需要阻塞線程，幾乎>是無代價的，協程是由開發者控制的。所以協程也像用戶態的線程，非常輕量級，一個線程中可以創建>任意個協程。
對于多線程應用，CPU通過切片的方式來切換線程間的執行，線程切換時需要耗時（保存狀態，下次繼續）。協程，則只使用一個線程，在一個線程中規定某個代碼塊執行順序。協程能保留上一次調用時的狀態，不需要像線程一樣用回調函數，所以性能上會有提升。缺點是本質是個單線程，不能利用到單個CPU的多個核
協程的調度
語言的運行時系統會幫助我們自動地創建和銷毀系統級的線程。這里的系統級線程指的就是我們剛剛說過的操作系統提供的線程。
PHP協程的問題
為了保證所有切換都在用戶態進行，協程必須重新封裝所有的阻塞系統調用，否則，一旦協程觸發了線程切換，會導致這個線程進入休眠狀態，進而其上的所有協程都得不到執行。所以，協程的高性能，建立在切換必須由用戶態代碼完成之上，這要求協程生態是完整的，要盡量覆蓋常見的組件
為什么要搞出和用協程呢
是節省CPU，避免系統內核級的線程頻繁切換，造成的CPU資源浪費。好鋼用在刀刃上。而協程是用戶態的線程，用戶可以自行控制協程的創建于銷毀，極大程度避免了系統級線程上下文切換造成的資源浪費。
是節約內存，在64位的Linux中，一個線程需要分配8MB棧內存和64MB堆內存，系統內存的制約導致我們無法開啟更多線程實現高并發。而在協程編程模式下，可以輕松有十幾萬協程，這是線程無法比擬的。
是穩定性，前面提到線程之間通過內存來共享數據，這也導致了一個問題，任何一個線程出錯時，進程中的所有線程都會跟著一起崩潰。
是開發效率，使用協程在開發程序之中，可以很方便的將一些耗時的IO操作異步化，例如寫文件、耗時IO請求等。
對于協程的一個總結
- 特征：協程是運行在單線程中的并發程序
- 優點：省去了傳統 Thread 多線程并發機制中切換線程時帶來的線程上下文切換、線程狀態切換、Thread 初始化上的性能損耗，能大幅度唐提高并發性能
- 簡單理解：在單線程上由程序員自己調度運行的并行計算
寫到最后
協程本身不是替換線程的,因為協程是建立在線程之上的,但是協程能夠更好的為我們提供執行高并發任務
但是kotlin的協程的概念是否真的是這樣的呢?
