协程作为并发性的实现和多线程的替代方案。

协程是实现并发的单线程解决方案。

         A-Start ------------------------------------------ A-End   
           | B-Start -----------------------------------------|--- B-End   
           |    |      C-Start ------------------- C-End      |      |   
           |    |       |                           |         |      |
           V    V       V                           V         V      V      
1 thread->|<-A-|<--B---|<-C-|-A-|-C-|--A--|-B-|--C-->|---A---->|--B-->| 

与多线程解决方案相比:

thread A->|<--A|          |--A-->|
thread B------>|<--B|            |--B-->|
thread C ---------->|<---C|             |C--->|

协程是异步编程的一种实现，异步编程用于实现并发。 许多语言使用协程实现异步编程。其他答案表明Python, Kotlin, Lua, c++已经做到了。 最有用/通常用于涉及I/O绑定问题的场景，例如在获取数据时呈现UI，或从多个数据源下载。

协程和并发在很大程度上是正交的。协程是一种通用的控制结构，流控制在两个不同的例程之间协作传递而不返回。

Python中的'yield'语句就是一个很好的例子。它创建了一个协程。当遇到yield时，将保存函数的当前状态，并将控制返回给调用函数。然后，调用函数可以将执行转移回屈服函数，它的状态将恢复到遇到“屈服”的位置，并继续执行。

在Lua编程中，“协程”部分:

A coroutine is similar to a thread (in the sense of multithreading): it is a line of execution, with its own stack, its own local variables, and its own instruction pointer; but it shares global variables and mostly anything else with other coroutines. The main difference between threads and coroutines is that, conceptually (or literally, in a multiprocessor machine), a program with threads runs several threads in parallel. Coroutines, on the other hand, are collaborative: at any given time, a program with coroutines is running only one of its coroutines, and this running coroutine suspends its execution only when it explicitly requests to be suspended.

所以关键是:协程是“协作的”。即使在多核系统中，也只有一个协程在任何给定时间运行(但多个线程可以并行运行)。协程之间存在不可抢占性，运行中的协程必须显式放弃执行。

关于“并发性”，你可以参考Rob Pike的幻灯片:

并发是独立执行计算的组合。

所以在协程A的执行过程中，它把控制权传递给了协程B。经过一段时间后，协程B又把控制权传递给了协程A。由于协程之间存在依赖关系，它们必须串联运行，所以这两个协程不是并发的。

我发现这个链接的解释非常直接。这些答案中没有一个试图解释并发和并行，除了这个答案中的最后一个要点。

什么是并发(程序)?

引用自Joe Armstrong的“编程Erlang”，传奇人物:

并发程序在并行计算机上可能运行得更快。

a concurrent program is a program written in a concurrent programming language. We write concurrent programs for reasons of performance, scalability, or fault tolerance. a concurrent programming language is a language that has explicit language constructs for writing concurrent programs. These constructs are an integral part of programming language and behave the same way on all operating systems. a parallel computer is a computer that has several processing units (CPUs or cores) that can run at the same time.

所以并发性和并行性是不同的。您仍然可以在单核计算机上编写并发程序。分时调度器会让你感觉你的程序正在并发运行。

并发程序有可能在并行计算机中并行运行，但不能保证。操作系统可能只给你一个内核来运行程序。

因此，并发是一个来自并发程序的软件模型，这并不意味着您的程序可以在物理上并行运行。

协程和并发

“协程”一词由两个词组成:“co”(合作)和“routine”(函数)。

A.它实现了并发还是并行?

为了简单起见，让我们在单核计算机上讨论它。

并发性是通过来自操作系统的分时实现的。线程在CPU内核上按照指定的时间框架执行代码。它可以被OS抢占。它也可以将控制权交给操作系统。

另一方面，协程将控制权交给线程内的另一个协程，而不是交给OS。因此，线程内的所有协程仍然利用该线程的时间框架，而不会将CPU核心交给由操作系统管理的其他线程。

因此，您可以认为协程是通过用户而不是通过操作系统(或准并行)实现分时的。协程运行在分配给运行这些协程的线程的同一个核心上。

协程能实现并行吗?如果它是cpu绑定的代码，则不会。就像分时系统一样，它让你感觉它们是平行运行的，但它们的执行是交错的，而不是重叠的。如果它是IO绑定的，是的，它通过硬件(IO设备)实现并行，而不是通过您的代码。

B.与函数调用的区别?

如图所示，它不需要调用return来切换控制。它可以不计回报地付出。协程保存并共享当前函数帧(堆栈)上的状态。因此，它比函数轻量级得多，因为你不需要保存寄存器和局部变量来堆栈，并在调用ret时倒带调用stack。

我将详述@user21714的答案。协程是独立的执行路径，不能同时运行。它们依赖于一个控制器(例如python控制器库)来处理这些路径之间的切换。但是为了实现这一点，协同程序本身需要调用yield或类似的结构，以允许它们的执行暂停。

相反，线程运行在独立的计算资源上，并且彼此并行。由于它们位于不同的资源上，因此不需要调用yield来允许其他执行路径继续进行。

您可以通过启动一个多线程程序(例如jvm应用程序)来看到这种效果，其中所有八个核心i7超线程核心都被利用了:您可能会在Activity Monitor或Top中看到797%的利用率。相反，当运行一个典型的python程序(即使是带有协程或python线程的程序)时，利用率最高将达到100%。例如，一台机器超线程。

协程类似于子例程/线程。 区别在于，一旦调用方调用了子例程/线程，它将永远不会返回到调用方函数。 但是协程可以在执行几段代码后返回到调用方，允许调用方执行一些自己的代码，并返回到它停止执行的协程点，并从那里继续。 ie。协程有多个入口点和出口点