🧬PHP的yield到协程直观的理解

在PHP8.1未发布fiber之前，你可能会听到一些前辈说”PHP的yield就是协程”，但是官方文档对于yield是如下解释：

yield(生成器)提供了一种更容易的方法来实现简单的对象迭代，相比较定义类实现 Iterator 接口的方式，性能开销和复杂性大大降低。
生成器允许你在 foreach 代码块中写代码来迭代一组数据而不需要在内存中创建一个数组, 那会使你的内存达到上限，或者会占据可观的处理时间。相反，你可以写一个生成器函数，就像一个普通的自定义函数一样, 和普通函数只返回一次不同的是, 生成器可以根据需要 yield 多次，以便生成需要迭代的值。

官方的解释自然是正确和科学的，可是你的疑问是这个和协程有什么直接关系呢?

所以我将从生成器概念讲起到yield关键字使用，再到协程概念。或许你会从我的讲解得到一些解惑，当然如有不正之处，欢迎指点！

生成器的概念

在计算机科学中，生成器是一种特殊的函数，它可以按需生成一系列值，而不需要一次性生成整个序列。比较直观的例子就是汽车厂家是按照订单生产汽车，来一个订单生产一辆。而不是先大批量生产之后再分发销售。这样的好处是厂家节省资源，避免浪费。

生成器还有一个重要特性是它能够暂停和恢复执行！还是以汽车厂家生产汽车为例子，假设厂家接受了两个汽车订单，一单生产轿车一单生产suv，但是生产suv进行一半流程中发现部分零件需要等待采购。厂家自然会暂停生产suv流程，转而去生产轿车避免生产线停产等待从而浪费资源。待零件采购回来再恢复suv生产流程。

这种暂停和恢复执行的能力在处理大量数据、遍历复杂的数据结构、实现惰性计算等场景下可以节省大量内存和提高性能。原因它只在需要时才生成值，而不是一次性生成整个序列！

yield的使用

在PHP想使用生成器需要使用yield关键字进行定义。每次遇到 yield 关键字时，函数会将当前状态保存下来，并返回一个值给调用者。PHP在此外部实现Iterator接口的方式,这样我们可以通过Iterator接口约定来调度&使用。

目前常用的有如下方法：

valid() 判断生成器是否可用
current() 返回当前yield表达式，如果生成器已关闭，则返回null
send() 设置yield表达式的返回值并恢复生成器

//这边语法需要PHP7.0 以上版本运行
function gen(): Generator
{
    $result = yield 'yield1';
    var_dump('yield1:'.$result);
    $result = yield 'yield2';
    var_dump('yield2:'.$result);
    $result = yield 'yield3';
    var_dump('yield3:'.$result);
}

$gen = gen();

var_dump($gen->current()); // 默认返回第一个yield表达式的内容:"yield1"

var_dump($gen->send(1)); // 恢复yield1，设置yield1表达式返回内容为1 返回下一个yield表达式

var_dump($gen->send(2));// 恢复yield2，设置yield2表达式返回内容为2 返回下一个yield表达式 

var_dump($gen->send(3));// 恢复yield3，设置yield2表达式返回内容为2 返回下一个yield表达式

var_dump($gen->valid()); //返回false 因为上一步所有yield已经全部执行完了，生成器已关闭

因为生成器按需生成一系列值，所以不可逆变，也是恢复yield1之后只能往下走！

到此这一步在回味官方的例子是否加深理解？

协程概念

协程（Coroutine）是一种轻量级的并发执行模型，可以在一个线程内实现多个任务的交替执行。

并发执行：协程是一种轻量级的并发执行模型，可以在一个线程内实现多个任务的交替执行。与传统的多线程或多进程模型相比，协程的切换开销更小，并且可以充分利用单个线程的资源。
非抢占式调度：协程采用非抢占式调度，即任务之间主动让出执行权，而不是由调度器强制切换。这种方式可以更好地控制任务的执行顺序和协作方式，提高效率和灵活性。
状态保存和恢复：协程能够在执行过程中保存当前的状态，并在需要时恢复到之前的状态。这使得协程可以在执行过程中暂停和恢复，实现更灵活的任务切换和状态管理。
协程通信：协程之间可以进行通信和数据交换，实现协作式的任务处理。协程通信可以通过共享变量、消息传递等方式实现，用于协调任务之间的交互和协作。

举个例子:
煮泡面，假设我们把煮泡面，分为两个任务：

任务一拆方便面包，放入碗中耗时：1min
任务二烧开水耗时:5min

如果按照常规，需要6min之后我们才能开始泡面。如果换成协程，那么执行逻辑应该如下：

拆方便面包，放入碗中这个一步进行5s 暂停
切换到烧开水这个一步进行5s 暂停回到1
上述1和2两个任务不停来回切换直到任务完成（计算内部切换很快所以开起来两个任务在并发执行）

所以协程方式总计任务耗时应该是小于6min。按照这样逻辑回到计算机层面上面，协程的并发执行，非抢占式调度，状态保存和恢复是否更好的理解。同样也能解释在协程里面不能出现阻塞进程操作，否则协程退化成传统同步阻塞一样。

再者现在cpu大多是多核，意味着同一个时刻可以处理多个任务，那么协程的优势更加明显！

还需很多

所以开始讲的生成器具有特性+加上一个任务调度器不就实现基本的协程的吗？

生成器，负责任务生成暂停和恢复
任务调度器，负责任务切换和状态管理以及任务之间的通信和数据交换

鸟哥一篇博文在PHP中使用协程实现多任务调度基于生成器，附加任务，调度器实现异步非阻塞tcp服务器！整体文章篇幅很大，我还是建议大家可以品味一下任务，调度器那部分实现细节！

fiber与yield(Generator)比较

fiber 是在 PHP8.1 中引入的扩展，它提供了一种更高效和灵活的协程模型，可以实现更细粒度的协程调度和协程间的通信。

生成器没有栈，所以鸟哥博文中设计了任务和调度器，还要设计它们之前如何通信（原文使用yield关键字配合send来通信）！

Fiber是拥有自己的调用栈，并允许内部任意位置暂停也不需要指定返回类型。这就比用 yield 一样需要返回一个 Generator 实例，清晰明了多了。

Fiber可以使用 Fiber::resume() 传递任意值、或者使用 Fiber::throw() 向纤程抛出一个异常以恢复运行。

所以与 yield 相比，fiber 具有以下区别和优势：

更高效的协程调度：fiber 使用底层的协程调度机制，可以在更细粒度的级别上进行协程切换，从而提供更高效的协程调度和执行。
更灵活的协程控制：fiber 允许在协程之间手动进行切换，而不需要依赖生成器函数中的 yield 关键字。这使得协程的控制更加灵活，可以根据需要在任何时候切换协程。
更强大的协程通信：fiber 提供了更强大的协程通信机制，可以在协程之间传递数据和消息，实现更复杂的协程间交互和协作。

但是截止本博文发稿之前，fiber目前还远远达不到类似swoole的协程开箱即用的程度，调度器实现仍然需要开发者自己实现！如果想快速简单使用协程建议使用swoole！

如下swoole协程使用范例：

1w次数据链接读取操作，调用者根本不需要关系底层如何调度和切换，但是原生fiber和yield是需要调用者自行实现！

\Swoole\Runtime::enableCoroutine();
\Swoole\Coroutine\run(function() {
    for ($c = 100; $c--;) {
        \Swoole\Coroutine::create(function () {
            $pdo = new PDO('mysql:host=127.0.0.1;dbname=test;charset=utf8', 'root', '****');
            $statement = $pdo->prepare('SELECT * FROM `xxx`');
            for ($n = 100; $n--;) {
                $statement->execute();
                assert(count($statement->fetchAll()) > 0);
            }
        });
    }
});