Lua协同程序（coroutine）

Lua 协同程序基础概念

Lua 协同程序（coroutine）是一种用户态轻量级线程，允许在单个线程中实现协作式多任务。与操作系统线程不同，协同程序由开发者显式控制切换，不涉及系统调度开销。

• 特点：
  • 非抢占式：需手动调用 yield 或 resume 切换执行权。
  • 低开销：创建和切换成本远低于系统线程。
  • 共享状态：所有协同程序共享相同 Lua 状态，无需考虑竞态条件。

创建与启动协同程序

通过 coroutine.create 或 coroutine.wrap 创建，区别在于错误处理和返回值：

-- 方式1：create返回线程对象，需配合coroutine.resume启动
local co = coroutine.create(function()
    print("协同程序执行")
end)
coroutine.resume(co)

-- 方式2：wrap返回可直接调用的函数
local f = coroutine.wrap(function()
    print("协同程序执行")
end)
f()

控制执行流程

协同程序通过 yield 暂停执行，通过 resume 恢复执行：

local co = coroutine.create(function()
    for i = 1, 3 do
        print("Yield", i)
        coroutine.yield()
    end
end)

coroutine.resume(co) -- 输出 Yield 1
coroutine.resume(co) -- 输出 Yield 2
coroutine.resume(co) -- 输出 Yield 3

数据交换

yield 和 resume 可双向传递数据：

local co = coroutine.create(function(a)
    print("接收参数:", a)
    local b = coroutine.yield("第一次yield返回")
    print("恢复后接收:", b)
    return "结束"
end)

local _, msg1 = coroutine.resume(co, "初始参数") -- 输出：接收参数: 初始参数
print(msg1) -- 输出：第一次yield返回

local _, msg2 = coroutine.resume(co, "新参数")   -- 输出：恢复后接收: 新参数
print(msg2) -- 输出：结束

状态查询

通过 coroutine.status 检查协同程序状态：

• running：当前正在运行的协程。
• suspended：已暂停或未启动。
• dead：执行完毕或出错终止。

print(coroutine.status(co)) -- 输出 dead

典型应用场景

1. 生产者-消费者模型：

   local producer = coroutine.create(function()
       while true do
           local x = io.read()
           coroutine.yield(x)
       end
   end)
   
   local consumer = function()
       while true do
           local _, value = coroutine.resume(producer)
           print("消费:", value)
       end
   end
   

2. 状态机：
   将复杂状态逻辑拆解为多个 yield 阶段，简化代码结构。

3. 协作式任务调度：
   在单线程中模拟多任务并发，如游戏中的NPC行为控制。

注意事项

• 避免无限循环未 yield，会导致程序阻塞。
• resume 调用可能引发错误，需用 pcall 包裹处理。
• 协同程序不适用于CPU密集型并行计算，适合I/O密集型任务。

附：完整生命周期示例

local co = coroutine.create(function()
    coroutine.yield("暂停")
    return "完成"
end)

print(coroutine.resume(co)) -- true, "暂停"
print(coroutine.resume(co)) -- true, "完成"
print(coroutine.status(co)) -- dead