手把手实现一个协程/时间片轮转调度

天一教育培训寐

前言
其实是这样的，前不久突发奇想的想实现一个动画时钟。用的是经典的动画架构，两个线程分别负责渲染和数据运算。
但是呢，如果需要移植到单片机或者其他的低级环境（没有多线程），只能重新实现。不过还有一个办法，就是使用协程。

协程是啥（内容直接 C-c，C-v）
协程(Coroutine)编译器级的，进程(Process)和线程(Thread)操作系统级的
进程(Process)和线程(Thread)是os通过调度算法，保存当前的上下文，然后从上次暂停的地方再次开始计算，重新开始的地方不可预期，每次CPU计算的指令数量和代码跑过的CPU时间是相关的，跑到os分配的cpu时间到达后就会被os强制挂起，开发者无法精确的控制它们。
协程（Coroutine）是一种轻量级的用户态线程，实现的是非抢占式的调度，即由当前协程切换到其他协程由当前协程来控制。目前的协程框架一般都是设计成 1:N 模式。所谓 1:N 就是一个线程作为一个容器里面放置多个协程。那么谁来适时的切换这些协程？答案是有协程自己主动让出 CPU，也就是每个协程池里面有一个调度器，这个调度器是被动调度的。意思就是他不会主动调度。而且当一个协程发现自己执行不下去了（比如异步等待网络的数据回来，但是当前还没有数据到)，这个时候就可以由这个协程通知调度器，这个时候执行到调度器的代码，调度器根据事先设计好的调度算法找到当前最需要 CPU 的协程。切换这个协程的 CPU 上下文把 CPU 的运行权交个这个协程，直到这个协程出现执行不下去需要等等的情况，或者它调用主动让出 CPU 的 API 之类，触发下一次调度。

时间片轮转调度
我不知道这是啥啊，噗，只是听上去很帅的样子。和协程相似，应用于底层（操作系统）的话也许名字就叫这个吧。

实现协程的方式
平时的话，其实有很多选择的嘛。比如说 Arduino 玩家会常玩的 ProtoThreads，比较轻量级，使用的 C 语言宏写成，占用资源低，易于移植。还有Libco啥的，其实没用过（捂脸。主要是如果无法理解协程的话，用起来会不怎么得（dei第三声）力。和线程以及RTOS的多任务不同，程序执行过程中不会中断去执行另一个任务。如果阻塞的一个协程的话，可能导致程序无法正常的表达。
自己实现一个协程的话，有助于理解底层原理，以及了解他的弊端。在以后的使用中，可以规避掉这种不正确的使用，写出更优质的代码。


我画了个示意图，这个是我个人的理解啊，我也不保证是完全对的。欢迎拍板砖。

根据上面的图，我们可以这样设计程序。

代码实现的是两个print字符串的过程，一个是1秒一个是2秒。类似多线程的效果。可以看到实现的功能很OjbK。之后，可以应用此协程库，来写点厉害的东西。
（本协程库已开源 https://github.com/JuncoJet/simCoroutines）


（动画帧数低，将就看，实际效果比这好多了）
这个是前些时候写的Cli的动画时钟，前言中提到的。我已经分别用多线程和自己写的协程来重新实现过了。两个版本都会打包，稍后可以附件中下载。




代码写的比较像Arduino中的代码，这样写有种亲切感，开开开玩笑。主要程序一旦运行就不会退出，结构很相似吧，所以就做了个模仿秀。

tgt[3]分别存储了3个协程触发的时间，程序loop中做时间轮询，时间到就触发代码块。
[C] 纯文本查看 复制代码void loop(){//负责时间片轮转 DWORD m=timeGetTime();if(m>=tgt[0]||!tgt[0])showTime();//协程0，显示时间if(m>=tgt[1]||!tgt[1])getTime();//协程1，获取时间if(m>=tgt[2]||!tgt[2])change();//协程2，递增数值Sleep(1);}

delay确定了下一次的执行时间，
[C] 纯文本查看 复制代码void delay(int t,int x){//负责更新时间         tgt[x]=(tgt[x]?tgt[x]:timeGetTime())+t;}
第一次运行tgt为空的话直接用timeGetTime()的值，之后直接累加。如果继续使用timeGetTime()的话会被协程执行时间延误从而受到影响，为避免协程运行时间产生偏差，所以我采用直接累加的方式。
其他功能，下载附件后自行研究吧，本章主讲协程。这个代码只是举个栗子！

协程的好处
协程有三宝，双手和大脑（雾
协程占用资源低，可以应用于一些环境苛刻的地方，如大多数的8位单片机。
协程是一种（新的）程序的思想，单线程写着无聊了，可以尝试另一种写法。
协程还能应用于VB、Ruby（不黑你的假多线程）之类的无法完美支持多线程的程序中使用。

内容比较干，比较初级，欢迎大家留言深入讨论。CliClock.zip
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