ST源码分析-协程通信

在讲解之前，推荐阅读 State-thread 的官方文章，每个函数的使用在文档都有讲解。《State-thread函数使用文档》

在 Linux 系统使用多线程的时候，线程间通信，可以使用 条件变量 以及 互斥锁。例如线程 A 是生产者，不断写入任务到队列，线程 B 是消费者，不断从队列读取任务，没有任务的时候，线程B会阻塞，等待线程A通知。这个通知就需要用到 条件变量 以及 互斥锁。

pthread_mutex_lock() 以及 pthread_cond_wait()

ST 的协程跟线程类似，也需要处理这种生产者消费者问题。因此 ST 提供了跟线程类似的函数。如下：

下面就用一小段代码，演示这些函数的使用。

#include <stdio.h>
#include <memory.h>
#include "st.h"
#include "../common.h"
_st_cond_t *cond_name;
_st_mutex_t* mutex_name;
char name[100] = {};

void *publish(void *arg) {
    st_usleep(2 * 1000000LL);
    st_cond_signal(cond_name);

    strcpy(name,"Loken");
    st_utime_t time_now = st_utime();
    printf("Pulish name %lld\r\n", time_now);

    return NULL;
}

void *consume(void *arg) {
    st_mutex_lock(mutex_name);
    st_cond_wait(cond_name);
    st_mutex_unlock(mutex_name);

    st_utime_t time_now = st_utime();
    printf("Consume name %s , %lld\r\n",name, time_now);
    return NULL;
}


int main(int argc, char *argv[]) {
    cond_name = st_cond_new();
    mutex_name = st_mutex_new();
    st_init();

    st_utime_t time_now = st_utime();
    printf("start %lld\r\n", time_now);

    st_thread_create(publish, NULL, 0, 0);
    st_thread_create(consume, NULL, 0, 0);
    st_thread_create(consume, NULL, 0, 0);
    st_thread_create(consume, NULL, 0, 0);

    st_thread_exit(NULL);

    /* NOTREACHED */
    return 1;
}

运行结果如下图：

我上面代码，创建了 3 个消费这协程，但是只有一个协程被唤醒了，所以测试成功。

下面就来分析一下 ST 的条件变量以及互斥锁的实现原理。

先讲解一些互斥锁的实现，请看下图：

从上图可以看到，互斥锁，实际上就是 _st_clist_t 跟 _st_thread_t 。再来看一下 st_mutex_lock() 函数的实现。请看下图：

从上图可以看出，只有一个协程能从 st_mutex_lock() 返回，其他的协程都会阻塞在 st_mutex_lock()。这里普及一下，因为 ST 是单线程多协程，所以从系统角度来看，无论什么时候，都是只有一个协程在运行。 st_mutex_lock() 内部在 _ST_SWITCH_CONTEXT(me) 的时候就切换到其他协程去运行，那什么时候切换回来呢？请继续看下图。

没错，上图是 st_mutex_unlock() 的代码，解锁内部逻辑会从 lock->wait_q 协程队列里面取一个出来，把状态从 _ST_ST_LOCK_WAIT 改成 _ST_ST_RUNNABLE，这样被 st_mutex_lock() 阻塞的协程下次调度就能重新跑起来。

下面来讲解 条件变量 的实现原理，请看下图：

从上图可以看到，条件变量，里面实际上是一个 _st_clist_t。

st_cond_wait() 的实现也很简单，如下：

int st_cond_wait(_st_cond_t *cvar)
{
  return st_cond_timedwait(cvar, ST_UTIME_NO_TIMEOUT);
}

所以，重点只需要分析 st_cond_timedwait() 函数就行了，请看下图：

从上图可以看出， st_cond_timedwait() 函数只有一个重点，就是把协程状态修改为 _ST_ST_COND_WAIT，再把当前协程加进去 cvar->wait_q 队列里面，然后切换上下文，开始调度，调度只会取 _ST_ST_RUNNABLE 的协程进来运行。哪个协程是 _ST_ST_RUNNABLE 的？就是 publish() 函数。此时，上下文切换就会跳到 publish() 函数运行。publish() 函数会执行 st_cond_signal()，下面分析 st_cond_signal() 函数的实现。

上图代码的重点，就是从 cvar->wait_q 队列拿一个协程出来，改成 _ST_ST_RUNNABLE，然后加进去 RUNQ 队列，非广播只会取一个协程。

ST 的互斥锁与条件变量分析完毕，由于 ST 是单线程的，所以多协程操作全局变量，实际上不需要加锁，因为无论何时何地实际上只有一个协程在运行。所以我上面的代码实际上是不需要使用 st_mutex_lock() 函数。

ST源码分析-协程通信 - 弦外之音

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