什么是协程

协程（coroutine）是一种用户态的轻量级线程。在Linux中， 进程分为内核态和用户态两种。简单些来说，协程就是程序自身的控制调度，而线程则是操作系统内核控制调度。这就免去了线程用户态到内核态切换的开销。

同时，因为协程是程序自身来控制调度，提高了资源利用率，协程之间的切换成本也极大降低了。协程本质是可以暂停和恢复的函数，能够在单线程内实现多任务迸发执行。

线程的创建、暂停、恢复、销毁完全由内核控制。而协程的创建、暂停、恢复、销毁完全由用户程序控制，不依赖内核调度；切换协程时也就无需要陷入内核态。这里再次说明了协程的切换成本极低；协程的切换成本仅有保存和恢复少量的上下文（如寄存器状态、程序计数器）。

协程可以在执行过程中主动暂停（通过yield、await等关键字），同时保留其局部变量和执行状态，再将控制权交还给其他协程，之后可以从暂停的位置恢复执行。

协程的执行仍然需要在线程上被执行，因为线程是现代操作系统的调度。多个协程通常运行在一个线程中（共享线程资源），通过”协作式调度“，而非抢占式，交替执行。一个协程主动暂停后，另一个协程才会获得执行机会，这避免了线程切换的内核开销和资源竞争的问题。

一个协程占用的内存不是很大，通常只有几KB，而一个线程中可以创建数万甚至数十万个协程（迸发规模巨大），而线程的内存占用通常以MB为单位，而线程的数量受到操作系统的限制。

协程适合I/O密集型的任务，为什么这么说呢？比如网络请求、文件读写等这些任务大部分时间都在等待I/O的完成（而不是CPU计算），在这一段时间，协程可以主动暂停，让其他协程执行，有效避免了让线程空等，提高了CPU的利用率。

协程也适合高并发场景，像服务器处理大量并发请求（API接口、Web服务），无需要创建同等数量的线程（线程资源很快会耗尽，使用协程就可以避免这个问题）。

协程的暂停，恢复机制可以简化复杂流程的代码逻辑，比回调函数更直观。

协程的本质是可暂停/恢复的函数，要实现协程机制，必须依赖三个关键机制：
1.要有独立栈空间：每个协程需要有自己的栈，目的是为了避免与主程序栈发生冲突；
2.要有上下保存/恢复机制，保存当前寄存器、程序计数器等状态；
3.调度逻辑：简单的调度器决定哪个协程获得执行权