引子

这个话题起源于今天在某不存在的聊天软件 Telegram 上有位网友提问了一个问题：“ Green Thread 和 Coroutine 的区别在哪里？”

因为我的擅长语言是 C++ 的原因，一开始连 Green Thread 是什么都不知道。

查询了许多资料（中文网站）后发现许多搜索结果描述 Green Thread 和 Coroutine 是同一种东西——我几乎相信了，如果不是维基给了两个不同的页面介绍这两者的话。

更换英文搜索后我得到了更详细的资料（在文末列出），证明 Green Thread 和 Coroutine 是不同的东西。我把这些记录在本文，希望能对读者有所启发。

正文

首先来介绍一下 Green Thread 和 Coroutine ：

绿色线程 Green Thread

绿色线程 Green Thread 的概念是相对于操作系统线程（原生线程 native thread）提出的，因为绿色线程并不是操作系统级别的概念。
绿色线程实际上是语言级别实现的线程。通常由 VM 来进行控制其资源分配和调度。因此，当一个绿色线程使用系统调用被阻塞时，操作系统并不会帮助调度其他线程，因此会导致该进程内所有线程（绿色线程）被阻塞。
第一个提出绿色线程概念的是早期 Java 的线程库，因为本身与系统无关的特性，可以在没有原生线程支持的环境中运行。

协程 Coroutine

协程也是在用户层（语言级别）进行实现的，是一种比线程更小的执行单元。协程自带 CPU 上下文，因此可以在任意时刻切换到别的协程。和线程比起来，协程的切换不需要操作系统进行保存和恢复CPU 上下文，自己的缓存数据等，因为所有的协程都存在于同一个线程之中，所以协程的切换只有单纯的 CPU 上下文切换，开销很小。
协程也有一个调度器，但是是被动调度的，也就是说，只有当前运行的协程主动的让出 CPU，调度器才会从协程池中调用下一个协程。这也是协程和上边几种最大的区别：协程的调度方式是合作式(Cooperative），也可以叫做非抢占式（Non-Preemptive)；而上边三种都是抢占式调度（Preemptive）。

两者的比较

这里来列出 绿色线程 和 协程 的共同点：

  • 都是用户态操作。
  • 都会被 I/O 操作堵塞当前 原生线程 native thread。
  • 开销都比较小（大概）

之后自然是列出不同点：

  • 上下文不同
    • 协程大多数实现中不保存完整的上下文，比如我知道的腾讯 C++ 协程库 libco 就选择了丢弃浮点运算的操作（他们可能想着服务器环境不怎么需要浮点运算）并且内联汇编加快上下文切换速度导致只能支持 X86（离题）。所以协程的开销尤其小。
    • 绿色线程保存完整的上下文，一般都由虚拟机实现（大部分），开销比较大。
  • 并行性不同
    • 一个原生线程开出多个协程，这些协程彼此并不能并行，只能并发。并发与并行的简单解释
    • 绿色线程这边比较复杂。要分情况讨论：
      • 在早期 JAVA 使用绿色线程的时候，所有的绿色线程都是属于同一个线程的，并没有利用到 CPU 的多核处理程序。这时候绿色线程也是只能并发不能并行的。
      • 在现在的绿色线程实现中，绿色线程会被匹配到一个原生线程池，从原生线程池中获取原生线程来执行绿色线程。有时候是 1 个原生线程执行 m 个绿色线程——这时候和早期没什么区别；有时候是 n 个原生线程执行 m 个绿色线程——这时候的绿色线程就获得了并行能力。

由最重要的并行性比较中可以看出，绿色线程和协程差别还是挺大的。在目前流行的编程语言中，有的语言选择了协程，有的语言选择了绿色线程，我用的 C++ 似乎没有绿色线程可以用的样子。

参考资料

正经的参考资料：

  1. Processes, threads, green threads, protothreads, fibers, coroutines: what's the difference?
  2. 协程 - 维基百科
  3. 绿色线程 - 维基百科
  4. 协程？还有纤程、绿色线程、线程、进程？？
  5. Java的Green threads是Coroutine吗?

说绿色线程等于协程的文章（找不到原始出处了）：

  1. 协程，纤程（Fiber），或者绿色线程（GreenThread）
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