Lua 常用库系列：第十五篇【并发编程库】

萧山财神

Lua 常用库系列：第十五篇【并发编程库】

并发编程在现代应用开发中变得越来越重要，它可以提高程序的响应性和性能。Lua 提供了多种库用于并发编程，常见的包括 copas 和 luafibers。本文将详细介绍 Lua 的并发编程库及其常用函数和使用方法。

并发编程库概述

Lua 本身是单线程的，但通过协程（coroutines）可以实现协作式多任务处理。此外，copas 和 luafibers 等库提供了更强大的并发编程支持。本文将主要介绍如何使用 copas 和 luafibers 进行并发编程。

一、协程（coroutines）基础

协程是 Lua 中的一种轻量级线程，可以实现协作式多任务处理。以下是协程的基本使用示例：

function task()
    for i = 1, 5 do
        print("任务1: " .. i)
        coroutine.yield()
    end
end
​
co = coroutine.create(task)
​
while coroutine.status(co) ~= "dead" do
    coroutine.resume(co)
end二、使用 Copas 进行并发编程

copas 是一个基于协程的异步 I/O 库，常用于网络编程。以下是 copas 的基本使用示例：

安装 Copas

可以使用 LuaRocks 安装 copas：

luarocks install copas

异步 TCP 服务器

local copas = require("copas")
local socket = require("socket")
​
-- 创建 TCP 服务器
local server = socket.bind("127.0.0.1", 8080)
server:settimeout(0)
​
copas.addserver(server, function(client)
    client = copas.wrap(client)
    local line = client:receive("*l")
    if line then
        print("收到请求: " .. line)
        client:send("HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/plain\r\n\r\nHello, Lua Copas Server!\n")
    end
end)
​
print("异步 TCP 服务器启动，监听端口 8080")
copas.loop()

异步 TCP 客户端

local copas = require("copas")
local socket = require("socket")
​
-- 创建 TCP 客户端
local client = socket.tcp()
client:settimeout(0)
copas.addthread(function()
    copas.connect(client, "127.0.0.1", 8080)
    client:send("GET / HTTP/1.1\r\nHost: 127.0.0.1\r\n\r\n")
​
    local response = client:receive("*a")
    print("收到响应: " .. response)
    client:close()
end)
​
copas.loop()三、使用 LuaFibers 进行并发编程

luafibers 是一个提供了多线程支持的 Lua 库，允许在 Lua 中创建和管理多个线程。以下是 luafibers 的基本使用示例：

安装 LuaFibers

可以使用 LuaRocks 安装 luafibers：

luarocks install luafibers

创建和管理线程

local fibers = require("fibers")
​
-- 定义一个线程函数
local function task(name)
    for i = 1, 5 do
        print(name .. ": " .. i)
        fibers.sleep(1)
    end
end
​
-- 创建线程
local thread1 = fibers.new(task, "线程1")
local thread2 = fibers.new(task, "线程2")
​
-- 启动线程
thread1:resume()
thread2:resume()
​
-- 主线程继续执行其他任务
for i = 1, 5 do
    print("主线程: " .. i)
    fibers.sleep(0.5)
end
​
-- 等待线程结束
thread1:join()
thread2:join()四、实用小工具

在并发编程中，一些实用的小工具函数可以提高开发效率。以下是两个常用的小工具函数示例：

• 并行执行函数
  
  

local fibers = require("fibers")
​
function parallelExecute(funcs)
    local threads = {}
    for i, func in ipairs(funcs) do
        threads = fibers.new(func)
        threads:resume()
    end
    for i, thread in ipairs(threads) do
        thread:join()
    end
end
​
parallelExecute({
    function() for i = 1, 5 do print("函数1：", i) fibers.sleep(1) end end,
    function() for i = 1, 5 do print("函数2：", i) fibers.sleep(1.5) end end
})

• 定时任务
  
  

local fibers = require("fibers")
​
function scheduleTask(func, interval)
    return fibers.new(function()
        while true do
            func()
            fibers.sleep(interval)
        end
    end)
end
​
local task = scheduleTask(function() print("定时任务执行") end, 2)
task:resume()
​
-- 运行一段时间后终止任务
fibers.sleep(10)
task:cancel()五、综合示例

通过组合使用 copas 和 luafibers，可以实现一个简单的并发网络服务器。以下示例演示如何创建一个并发的 TCP 服务器：

并发 TCP 服务器

local copas = require("copas")
local socket = require("socket")
local fibers = require("fibers")

-- 定义处理客户端的任务
local function handleClient(client)
    client = copas.wrap(client)
    local line = client:receive("*l")
    if line then
        print("收到请求: " .. line)
        client:send("HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/plain\r\n\r\nHello, Lua Concurrent Server!\n")
    end
    client:close()
end

-- 创建 TCP 服务器
local server = socket.bind("127.0.0.1", 8080)
server:settimeout(0)

copas.addserver(server, function(client)
    fibers.new(handleClient, client):resume()
end)

print("并发 TCP 服务器启动，监听端口 8080")
copas.loop()

将以上代码保存为 concurrent_server.lua，然后使用 Lua 运行：

lua concurrent_server.lua总结

本文介绍了 Lua 并发编程库中的 copas 和 luafibers 的常用函数及其使用方法。这些函数提供了强大的并发编程能力，帮助开发者高效地实现并发任务，提高程序的响应性和性能。

下一篇文章将介绍 Lua 的序列化库，敬请期待。

Lua 常用库系列：第十六篇【序列化库】