協程，又稱微執行緒，纖程。英文名Coroutine。

協程的概念很早就提出來了，但直到最近幾年才在某些語言（如Lua）中得到廣泛應用。

子程式，或者稱為函式，在所有語言中都是層級呼叫，比如A呼叫B，B在執行過程中又呼叫了C，C執行完畢返回，B執行完畢返回，最後是A執行完畢。

所以子程式呼叫是通過棧實現的，一個執行緒就是執行一個子程式。

子程式呼叫總是一個入口，一次返回，呼叫順序是明確的。而協程的呼叫和子程式不同。

協程看上去也是子程式，但執行過程中，在子程式內部可中斷，然後轉而執行別的子程式，在適當的時候再返回來接著執行。

注意，在一個子程式中中斷，去執行其他子程式，不是函式呼叫，有點類似CPU的中斷。比如子程式A、B：

def A():
    print '1'
    print '2'
    print '3'

def B():
    print 'x'
    print 'y'
    print 'z'

假設由協程執行，在執行A的過程中，可以隨時中斷，去執行B，B也可能在執行過程中中斷再去執行A，結果可能是：

1
2
x
y
3
z

但是在A中是沒有呼叫B的，所以協程的呼叫比函式呼叫理解起來要難一些。

看起來A、B的執行有點像多執行緒，但協程的特點在於是一個執行緒執行，那和多執行緒比，協程有何優勢？

最大的優勢就是協程極高的執行效率。因為子程式切換不是執行緒切換，而是由程式自身控制，因此，沒有執行緒切換的開銷，和多執行緒比，執行緒數量越多，協程的效能優勢就越明顯。

第二大優勢就是不需要多執行緒的鎖機制，因為只有一個執行緒，也不存在同時寫變數衝突，在協程中控制共享資源不加鎖，只需要判斷狀態就好了，所以執行效率比多執行緒高很多。

因為協程是一個執行緒執行，那怎麼利用多核CPU呢？最簡單的方法是多程序+協程，既充分利用多核，又充分發揮協程的高效率，可獲得極高的效能。

Python對協程的支援還非常有限，用在generator中的yield可以一定程度上實現協程。雖然支援不完全，但已經可以發揮相當大的威力了。

來看例子：

傳統的生產者-消費者模型是一個執行緒寫訊息，一個執行緒取訊息，通過鎖機制控制佇列和等待，但一不小心就可能死鎖。

如果改用協程，生產者生產訊息後，直接通過yield跳轉到消費者開始執行，待消費者執行完畢後，切換回生產者繼續生產，效率極高：

import time

def consumer():
    r = ''
    while True:
        n = yield r
        if not n:
            return
        print('[CONSUMER] Consuming %s...' % n)
        time.sleep(1)
        r = '200 OK'

def produce(c):
    c.next()
    n = 0
    while n < 5:
        n = n + 1
        print('[PRODUCER] Producing %s...' % n)
        r = c.send(n)
        print('[PRODUCER] Consumer return: %s' % r)
    c.close()

if __name__=='__main__':
    c = consumer()
    produce(c)

執行結果：

[PRODUCER] Producing 1...
[CONSUMER] Consuming 1...
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK
[PRODUCER] Producing 2...
[CONSUMER] Consuming 2...
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK
[PRODUCER] Producing 3...
[CONSUMER] Consuming 3...
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK
[PRODUCER] Producing 4...
[CONSUMER] Consuming 4...
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK
[PRODUCER] Producing 5...
[CONSUMER] Consuming 5...
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK

注意到consumer函式是一個generator（生成器），把一個consumer傳入produce後：

1. 首先呼叫c.next()啟動生成器；

2. 然後，一旦生產了東西，通過c.send(n)切換到consumer執行；

3. consumer通過yield拿到訊息，處理，又通過yield把結果傳回；

4. produce拿到consumer處理的結果，繼續生產下一條訊息；

5. produce決定不生產了，通過c.close()關閉consumer，整個過程結束。

整個流程無鎖，由一個執行緒執行，produce和consumer協作完成任務，所以稱為“協程”，而非執行緒的搶佔式多工。

最後套用Donald Knuth的一句話總結協程的特點：

“子程式就是協程的一種特例。”