背景
昨天朋友圈被一篇文章（以下简称“coobjc介绍文章”）刷屏了：刚刚，阿里开源 iOS 协程开发框架 coobjc！。可能大部分iOS开发者都直接懵逼了：
- 什么是协程？
- 协程的作用是什么？
- 为什么要使用它？
因此笔者想给大家普及普及协程的知识，运行一下coobjc的Example，顺便分析一下coobjc源码。
分析
协程的维基百科在这里：协程。引用里面的解释如下：
协程是计算机程序的一类组件，推广了非抢先多任务的子程序，允许执行被挂起与被恢复。相对子例程而言，协程更为一般和灵活，但在实践中使用没有子例程那样广泛。协程源自Simula和Modula-2语言，但也有其他语言支持。协程更适合于用来实现彼此熟悉的程序组件，如合作式多任务、异常处理、事件循环、迭代器、无限列表和管道。 根据高德纳的说法, 马尔文·康威于1958年发明了术语coroutine并用于构建汇编程序。
对，还是一知半解。但最起码我们了解到
- 协程的英文是“coroutine”，因此我们能理解阿里的库起名为
coobjc的含义。那么这个词又是怎么来的呢？笔者再深挖一下，协程(coroutine)顾名思义就是“协作的例程”（co-operative routines）。 - 协程是和进程或者线程有一定关系的
- 协程的历史还是比较悠久的，只是
Objective-C不支持。笔者经过查阅，发现很多现代语言都支持协程。比如Python以及swift，甚至C语言也是支持协程的。
协程的作用其实在coobjc介绍文章中有提及，是为了优化iOS中的异步操作。解决了如下问题：
- "嵌套地狱"
- 错误处理复杂和冗长
- 容易忘记调用 completion handler
- 条件执行变得很困难
- 从互相独立的调用中组合返回结果变得极其困难
- 在错误的线程中继续执行
- 难以定位原因的多线程崩溃
- 锁和信号量滥用带来的卡顿、卡死
听起来是有点强大，最明显的好处是可以简化代码；并且在coobjc介绍文章也说道，性能也有所保障：当线程的数量级大于1000以上时，coobjc的优势就会非常明显。为了证明文章的结论，我们就来运行一下coobjc源码好了。 这里下载coobjc源码。 发现目录结构如下：
coobjc介绍文章中提到的，
coobjc不但提供了基础的异步操作还提供了基于UIKit的封装。目录中
cokit及其子目录提供的是基于UIKit层的coobjc封装coobjc目录是coobjc的Objective-C版实现的源代码coswift目录是coobjc的Swift版实现的源代码Example下有两个目录，一个是Objective-C的实现，一个是Swift版的实现的Demo
我们先分析一下coobjcBaseExample工程： 打开项目，pod update一下即可运行,运行结果如下：
Tips 打开podfile可以发现里面有库
coobjc以外，还有Specta、Expecta以及OCMock。这三个库这里不多做介绍了，大家只需要知道这是用于单元测试的。
我们先看一下这个列表的实现逻辑是什么样的。我们不难定位到页面位于KMDiscoverListViewController中，其网络请求（这里是电影列表）代码如下：
- (void)requestMovies
{
co_launch(^{
NSArray *dataArray = [[KMDiscoverSource discoverSource] getDiscoverList:@"1"];
[self.refreshControl endRefreshing];
if (dataArray != nil)
{
[self processData:dataArray];
}
else
{
[self.networkLoadingViewController showErrorView];
}
});
}
复制代码这里很容易理解代码
NSArray *dataArray = [[KMDiscoverSource discoverSource] getDiscoverList:@"1"];
复制代码是请求网络数据的，其实现如下：
- (NSArray*)getDiscoverList:(NSString *)pageLimit;
{
NSString *url = [NSString stringWithFormat:@"%@&page=%@", [self prepareUrl], pageLimit];
id json = [[DataService sharedInstance] requestJSONWithURL:url];
NSDictionary* infosDictionary = [self dictionaryFromResponseObject:json jsonPatternFile:@"KMDiscoverSourceJsonPattern.json"];
return [self processResponseObject:infosDictionary];
}
复制代码以上代码也能猜出，
id json = [[DataService sharedInstance] requestJSONWithURL:url];
复制代码这一行是做了网络请求，但是我们再点击进入类DataService看requestJSONWithURL方法的实现的时候，发现已经看不懂了：
- (id)requestJSONWithURL:(NSString*)url CO_ASYNC{
SURE_ASYNC
return await([self.jsonActor sendMessage:url]);
}
复制代码好吧。既然看不懂了，我们就从头开始学习，协程的含义以及使用。继而对coobjc源码进行分析。
协程入门
coobjc介绍文章中有提到
- 第一种：利用
glibc的ucontext组件(云风的库)。 - 第二种：使用汇编代码来切换上下文(实现C协程)，原理同
ucontext。 - 第三种：利用C语言语法
switch-case的奇淫技巧来实现（Protothreads)。 - 第四种：利用了 C 语言的
setjmp和longjmp。 - 第五种：利用编译器支持语法糖。
经过筛选最终选择了第二种。那我们来一个个分析，为什么coobjc摒弃了其他的方式。 首先我们看第一种，coobjc介绍文章中提到ucontext在iOS中被废弃了，那如果不废弃，我们如何去使用ucontext呢？如下的一个Demo可以解释一下ucontext的用法：
#include <stdio.h>
#include <ucontext.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, const char *argv[]){
ucontext_t context;
getcontext(&context);
puts("Hello world");
sleep(1);
setcontext(&context);
return 0;
}
复制代码注：示例代码来自维基百科.
保存上述代码到example.c,执行编译命令：
gcc example.c -o example
复制代码想想程序运行的结果会是什么样？
kysonzhu@ubuntu:~$ ./example
Hello world
Hello world
Hello world
Hello world
Hello world
Hello world
^C
kysonzhu@ubuntu:~$
复制代码上面是程序执行的部分输出，不知道是否和你想得一样呢？我们可以看到，程序在输出第一个“Hello world"后并没有退出程序，而是持续不断的输出“Hello world”。其实是程序通过getcontext先保存了一个上下文,然后输出“Hello world”,在通过setcontext恢复到getcontext的地方，重新执行代码，所以导致程序不断的输出“Hello world”，在我这个菜鸟的眼里，这简直就是一个神奇的跳转。那么问题来了，ucontext到底是什么？
这里笔者不多做介绍了，推荐一篇文章，讲的比较详细：ucontext-人人都可以实现的简单协程库 这里我们只需要知道，所谓coobjc介绍文章中提到的使用汇编语言模拟ucontext，其实就是模拟的上面例子中的setcontext及getcontext等函数。为了证明笔者的猜想，笔者打开了coobjc源码库，发现里面的唯一的汇编文件coroutine_context.s
- _coroutine_getcontext
- _coroutine_begin
- _coroutine_setcontext
果然验证了笔者的想法。这三个方法被暴露在文件coroutine_context.h中，供后序调用：
extern int coroutine_getcontext (coroutine_ucontext_t *__ucp);
extern int coroutine_setcontext (coroutine_ucontext_t *__ucp);
extern int coroutine_begin (coroutine_ucontext_t *__ucp);
复制代码这么一来，我们之前的程序可以改写成如下：
#import <coobjc/coroutine_context.h>
int main(int argc, const char *argv[]) {
coroutine_ucontext_t context;
coroutine_getcontext(&context);
puts("Hello world");
sleep(1);
coroutine_setcontext(&context);
return 0;
}
复制代码返回的结果仍然不变，一直打印“hello world”。
深入协程
上面我们只简单的介绍了coobjc，也了解到coobjc基本都是参考了ucontext。那下面的例子中，笔者尽可能先介绍ucontext，然后再应用到coobjc对应的方法中。 我们继续讨论上文提到的几个函数，并说明一下其作用：
int getcontext(ucontext_t *uctp)
复制代码这个方法是，获取当前上下文，并将上下文设置到uctp中，uctp是个上下文结构体，其定义如下：
_STRUCT_UCONTEXT
{
int uc_onstack;
__darwin_sigset_t uc_sigmask; /* signal mask used by this context */
_STRUCT_SIGALTSTACK uc_stack; /* stack used by this context */
_STRUCT_UCONTEXT *uc_link; /* pointer to resuming context */
__darwin_size_t uc_mcsize; /* size of the machine context passed in */
_STRUCT_MCONTEXT *uc_mcontext; /* pointer to machine specific context */
#ifdef _XOPEN_SOURCE
_STRUCT_MCONTEXT __mcontext_data;
#endif /* _XOPEN_SOURCE */
};
/* user context */
typedef _STRUCT_UCONTEXT ucontext_t; /* [???] user context */
复制代码以上是ucontext的数据结构，其内部的几个属性介绍一下： 当当前上下文(如使用makecontext创建的上下文）运行终止时系统会恢复uc_link指向的上下文；uc_sigmask为该上下文中的阻塞信号集合；uc_stack为该上下文中使用的栈；uc_mcontext保存的上下文的特定机器表示，包括调用线程的特定寄存器等。其实还蛮好理解的，ucontext其实就存放一些必要的数据，这些数据还包括拯救成功或者失败的情况需要的数据。
接下来说另外一个函数
int setcontext(const ucontext_t *cut)
复制代码该函数是设置当前的上下文为cut，setcontext的上下文cut应该通过getcontext或者makecontext取得，如果调用成功则不返回。如果上下文是通过调用getcontext()取得,程序会继续执行这个调用。如果上下文是通过调用makecontext取得,程序会调用makecontext函数的第二个参数指向的函数，如果func函数返回,则恢复makecontext第一个参数指向的上下文第一个参数指向的上下文context_t中指向的uc_link.如果uc_link为NULL,则线程退出。
同样的，我们画个表类比一下ucontext和coobjc的函数：
| ucontext | coobjc | 含义 |
|---|---|---|
| setcontext | coroutine_setcontext | 设置协程上下文 |
| getcontext | coroutine_getcontext | 获取协程上下文 |
| makecontext | coroutine_create | 创建一个协程上下文 |
以及ucontext以及coobjc结构体定义：