Lua的线程和状态 及协程

luaL_loadstring(L,"return coroutine.create(function() end)");
  nCallResult = lua_pcall(L,1,0);

创建一个协程和lua_newthread创建一个线程一样，不过这个创建会在线程的堆栈上压入一个上面的function() end;

lua_newthread只是创建一个线程，堆栈个数为0，面上面的个数为1，而且是function,使用lua_gettop和lua_type可得到

Lua的线程和状态

2014-09-08  分类：Lua  阅读(2704) 评论(5) 

那不是真的多线程

Lua不支持真正的多线程，这句话我在《Lua中的协同程序》这篇文章中就已经说了。根据我的编程经验，在开发过程中，如果可以避免使用线程，那就坚决不用线程，如果实在没有更好的办法，那就只能退而用之。为什么？首先，多个线程之间的通信比较麻烦，同时，线程之间共享内存，对于共享资源的访问，使用都是一个不好控制的问题；其次，线程之间来回切换，也会导致一些不可预估的问题，对性能也是一种损耗。Lua不支持真正的多线程，而是一种协作式的多线程，彼此之间协作完成，并不是抢占完成任务，由于这种协作式的线程，因此可以避免由不可预知的线程切换所带来的问题；另一方面，Lua的多个状态之间不共享内存，这样便为Lua中的并发操作提供了良好的基础。

多个线程

从C API的角度来看，将线程想象成一个栈可能更形象些。从实现的观点来看，一个线程的确就是一个栈。每个栈都保留着一个线程中所有未完成的函数调用信息，这些信息包括调用的函数、每个调用的参数和局部变量。也就是说，一个栈拥有一个线程得以继续运行的所有信息。因此，多个线程就意味着多个独立的栈。

当调用Lua C API中的大多数函数时，这些函数都作用于某个特定的栈。当我们调用lua_pushnumber时，就会将数字压入一个栈中，那么Lua是如何知道该使用哪个栈的呢？答案就在类型lua_State中。这些C API的第一个参数不仅表示了一个Lua状态，还表示了一个记录在该状态中的线程。

只要创建一个Lua状态，Lua就会自动在这个状态中创建一个新线程，这个线程称为“主线程”。主线程永远不会被回收。当调用lua_close关闭状态时，它会随着状态一起释放。调用lua_newthread便可以在一个状态中创建其他的线程。

lua_State *lua_newthread(L);

这个函数返回一个lua_State指针，表示新建的线程。它会将新线程作为一个类型为“thread”的值压入栈中。如果我们执行了：

int lua_resume,  narg);

lua_resume可以启动一个协同程序，它的用法就像lua_call一样。将待调用的函数压入栈中，并压入其参数，最后在调用lua_resume时传入参数的数量narg。这个行为与lua_pcall类似，但有3点不同。

1. lua_resume没有参数用于指出期望的结果数量，它总是返回被调用函数的所有结果；
2. 它没有用于指定错误处理函数的参数，发生错误时不会展开栈，这就可以在发生错误后检查栈中的情况；
3. 如果正在运行的函数交出（yield）了控制权，lua_resume就会返回一个特殊的代码LUA_YIELD，并将线程置于一个可以被再次恢复执行的状态。

当lua_resume返回LUA_YIELD时，线程的栈中只能看到交出控制权时所传递的那些值。调用lua_gettop则会返回这些值的数量。若要将这些值移到另一个线程，可以使用lua_xmove。

为了恢复一个挂起线程的执行，可以再次调用lua_resume。在这种调用中，Lua假设栈中所有的值都是由yield调用返回的，当然了，你也可以任意修改栈中的值。作为一个特例，如果在一个lua_resume返回后与再次调用lua_resume之间没有改变过线程栈中的内容，那么yield恰好返回它交出的值。如果能很好的理解这个特例是什么意思，那就说明你已经非常理解Lua中的协同程序了，如果你还是不知道我说的这个特例是什么意思，请再去读一遍《Lua中的协同程序》，如果你还不懂，那你就在下放留言吧（提醒：这个特例主要利用的是resume-yield之间的传参规则）。

现在，我就通过一个简单的程序来做个试验，以便更好的理解Lua的线程。使用C代码来调用Lua脚本，Lua函数作为一个协同程序来启动，这个Lua函数可以调用其它Lua函数，任意的一个Lua函数都可以交出控制权，从而使lua_resume调用返回。对于使用C调用Lua不熟悉的伙计，请再去仔细的读读《Lua与C》和《C“控制”Lua》这两篇文章吧。先贴上重要的代码吧。下面是Lua代码：

);if (!L1{0;} lua_getglobal "Func1" lua_pushinteger // 运行这个协同程序// 这里返回LUA_YIELD bRet 1 cout <<"bRet:" endl// 打印L1栈中元素的个数"Element Num:" lua_gettop// 打印yield返回的两个值"Value 1:" lua_tointeger-2"Value 2:"// 再次启动协同程序// 这里返回0;

上面的程序，你可以先运行一下；你能想到运行结果么？单击这里下载完整工程LuaThreadDemo.zip。

上面的例子是C语言调用Lua代码，Lua可以自己挂起自己；如果Lua去调用C代码呢？C函数不能自己挂起它自己，一个C函数只有在返回时，才会交出控制权。因此C函数实际上是不会停止自身执行的，不过它的调用者可以是一个Lua函数，那么这个C函数调用lua_yield，就可以挂起Lua调用者：

);

对于多线程编程，本身就是麻烦的问题，而这里枯燥的文字总结，也会没有效果，下面来一个简短的例子。先贴Lua代码，这段代码需要结合C代码一起看，否则就是云里雾里的。

// 判断环境表中JellyThink是否被设置了staticIsSet lua_getfield LUA_ENVIRONINDEX"JellyThink"lua_isnil printf"Not set\n"// 没有被设置就挂起(!"Begin yield\n"// 被设置了，就取值，返回被设置的值"Resumed again\n"// 设置JellThink的值 luaL_checkinteger// 设置到环境表中 lua_pushvalue lua_setfield}

当我在Lua中调用coroutine.resume时，我都只传递了一个参数，其它参数都没有；这里需要注意，如果我传值了，就相当于给value赋值了。当我恢复thread1运行时，它是从Module.Func1()返回处继续执行，也就是对value赋值，而这里赋予value的值实际上是传给resume的值。上面的代码中，我没有传值，如果传了，就无法验证我设置的10了。单击这里下载完整工程lua_yieldDemo.zip。Any question? No? OK,Next.

Lua状态

每次调用luaL_newstate（或者lua_newstate）都会创建一个新的Lua状态。不同的Lua状态是各自完全独立的，它们之间不共享任何数据。这个概念是不是很熟悉，是不是特别像Windows中的进程的概念。也就是说，在一个Lua状态中发生的错误也不会影响其它的的Lua状态，windows的进程也是这样的。并且，Lua状态之间不能直接沟通，必须写一些辅助代码来完成这点。

由于所有交换的数据必须经由C代码中转，所以只能在Lua状态间交换那些可以在C语言中表示的类型，例如字符串和数字。由于Lua状态我目前没有使用过，也就没有足够的信心和资格去总结这个东西，还是怕会误导大家，如果以后在实际项目中使用了Lua状态，我还会回过头来总结Lua状态的。相信我，我还会回来的。

总结

哦，这篇文章拖的时间够长的啊。由于最近项目紧，赶着上线，很忙啊，加班啊。又赶上中秋节，也没有太多的时间来写。这篇就这样的，对于Lua状态的总结，还是不够深刻，或者说，基本就没有。哦，算了，后续在总结吧，也不能，也不可能一口吃成一个胖子的。中秋快乐，各位。

2014年9月8日 于深圳。

int running = 1; 

int lua_finish(lua_State * L) { 
running = 0; 
printf("lua_finish called\n"); 
return 0; 
} 
int lua_sleep(lua_State *L) { 
printf("lua_sleep called\n"); 
//lua_pushnumber(L,10); 
return lua_yield(L,0); 
int main() { 
lua_State* L = luaL_newstate(); 
luaL_openlibs(L); 
lua_register(L,"sleep",lua_sleep); 
//luaL_dofile(L,"scripts/init.lua"); 
lua_State* cL = lua_newthread(L); 
luaL_loadfile(cL,"loop.lua"); 
while (running) { 
int status; 
lua_pushnumber(cL,20); 
status = lua_resume(cL,1); 
if (status == LUA_YIELD) { 
printf("loop yielding\n"); 
else { 
running = 0; // you can't try to resume if it didn't yield 
// catch any errors below 
if (status == LUA_ERRRUN && lua_isstring(cL,-1)) { 
printf("isstring: %s\n",lua_tostring(cL,-1)); 
lua_pop(cL,-1); 
lua_close(L); 

}

lua file

print("loop.lua")


local i = 0
while true do
    print("lua_loop iteration")
    local bret = sleep()
print(bret)


    i = i + 1
    if i == 4 then
        break
    end
end


finish()

　Lua中的协程和多线程很相似，每一个协程有自己的堆栈，自己的局部变量，可以通过yield-resume实现在协程间的切换。不同之处是：Lua协程是非抢占式的多线程，必须手动在不同的协程间切换，且同一时刻只能有一个协程在运行。并且Lua中的协程无法在外部将其停止，而且有可能导致程序阻塞。

 

协同程序（Coroutine）：

　　三个状态：suspended（挂起，协同刚创建完成时或者yield之后）、running（运行）、dead（函数走完后的状态，这时候不能再重新resume）。

　　coroutine.create(arg)：根据一个函数创建一个协同程序，参数为一个函数

　　coroutine.resume(co)：使协同从挂起变为运行（1）激活coroutine，也就是让协程函数开始运行;（2）唤醒yield，使挂起的协同接着上次的地方继续运行。该函数可以传入参数

　　coroutine.status(co)：查看协同状态

　　coroutine.yield()：使正在运行的协同挂起，可以传入参数

　　resume函数的两种用途虽然都是使协同挂起，但还是有些许差异的，看下面这个例子：

coroutineFunc = function (a,b) 
    for i = 1,10 do
        print(i,a,b)
        coroutine.yield()
    end
end

co2 = coroutine.create(coroutineFunc)        --创建协同程序co2
coroutine.resume(co2,100,112)">200)                 1 100 200 开启协同，传入参数用于初始化
coroutine.resume(co2)                         2 100 200 
500,112)">600)                 3 100 200 继续协同，传入参数无效

co3 = 创建协同程序co3
coroutine.resume(co3,112)">300,112)">400)                 1 300 400 开启协同，传入参数用于初始化
coroutine.resume(co3)                         2 300 400 
 3 300 400 

 　　Lua中协同的强大能力，还在于通过resume-yield来交换数据：

　　（1）resume把参数传给程序（相当于函数的参数调用）；

　　（2）数据由yield传递给resume;

　　（3）resume的参数传递给yield；

　　（4）协同代码结束时的返回值，也会传给resume

 　　协同中的参数传递形势很灵活，一定要注意区分，在启动coroutine的时候，resume的参数是传给主程序的；在唤醒yield的时候，参数是传递给yield的。看下面这个例子：

co = coroutine.create(function (a,b) print("co",b,coroutine.yield()) end)
coroutine.resume(co,12)        --没输出结果，注意两个数字参数是传递给函数的
34,5co 1 2 3 4 5，这里的两个数字参数由resume传递给yield　

　　Lua的协同称为不对称协同（asymmetric coroutines），指“挂起一个正在执行的协同函数”与“使一个被挂起的协同再次执行的函数”是不同的，有些语言提供对称协同（symmetric coroutines），即使用同一个函数负责“执行与挂起间的状态切换”。

 　　注意：resume运行在保护模式下，因此，如果协同程序内部存在错误，Lua并不会抛出错误，而是将错误返回给resume函数。

 　　以下是我个人的一点理解：

　　（1）resume可以理解为函数调用，并且可以传入参数，激活协同时，参数是传给程序的，唤醒yield时，参数是传递给yield的；

　　（2）yield就相当于是一个特殊的return语句，只是它只是暂时性的返回（挂起），并且yield可以像return一样带有返回参数，这些参数是传递给resume的。

为了理解上面两句话的含义，我们来看一下如何利用Coroutine来解决生产者——消费者问题的简单实现：

produceFunc = function() while true do local value = io.read() print("produce: ",value) coroutine.yield(value) 返回生产的值 end consumer = function(p) while true status,255)">coroutine.resume(p); --唤醒生产者进行生产 print("consume: ",value) end 消费者驱动的设计，也就是消费者需要产品时找生产者请求，生产者完成生产后提供给消费者 producer = create(produceFunc) consumer(producer)

这是一种消费者驱动的设计，我们可以看到resume操作的结果是等待一个yield的返回，这很像普通的函数调用，有木有。我们还可以在生产消费环节之间加入一个中间处理的环节（过滤器）：

　　可以看到，我们在中间过滤器中将生产出的值放大了一百倍。

　　通过这个例子应该很容易理解coroutine中如何利用resume-yield调用来进行值传递了，他们像“调用函数——返回值”一样的工作，也就是说resume像函数调用一样使用，yield像return语句一样使用。coroutine的灵活性也体现在这种通过resume-yield的值传递上。

#include <lua/lua.hpp> bool running =true;int lua_finish(lua_State *) {false printf("lua_finish called\n");return 0} lua_sleep*L)"lua_sleep called\n" lua_yield, main() lua_State L  lua_open(); luaL_openlibs lua_register"sleep""finish" luaL_dofile"scripts/init.lua" cL  lua_newthreadcL"scripts/loop.lua"whilerunning status status  lua_resumeifstatus == LUA_YIELD"loop yielding\n"else running= // you can't try to resume if it didn't yield// catch any errors below LUA_ERRRUN && lua_isstring-1))"isstring: %s\n" lua_tostring)); lua_pop"scripts/end.lua" lua_close}

loop.lua

print"loop.lua"local i 0truedo"lua_loop iteration" sleep+14thenbreakend finish()