Kilim是一個Java的actor框架，讓你可以在JVM里使用基于協(xié)程的actor模型，bluedavy曾經(jīng)介紹過，這里不再贅言。這篇blog的目的在于分析下kilim實現(xiàn)的基本原理，看看怎么在JVM上實現(xiàn)協(xié)程。
在一些語言層面上支持協(xié)程的語言，如lua、ruby，都是直接在VM級別支持協(xié)程，VM幫你做context的保存和恢復。JVM沒有提供這樣的指令來保存和恢復方法棧的狀態(tài)，因此kilim的實現(xiàn)還是需要在bytecode級別做文章。首先，試想下，如果是你來實現(xiàn)協(xié)程，你會怎么做？協(xié)程的兩個基本原語resume和yield，resume運行協(xié)程，yield讓出執(zhí)行權(quán)，下次resume的時候會從yield的地方重新執(zhí)行，并且context保持不變?？梢?，你需要做這么幾個事情：
1、在yield的時候保存當前context。
2、在resume的時候恢復context，并根據(jù)pc計數(shù)來決定從哪里恢復執(zhí)行。
3、半?yún)f(xié)程的實現(xiàn)來說，還需要一個調(diào)度器來調(diào)度所有協(xié)程。
4、為了做到用戶代碼透明，可能需要某種手段去修改用戶代碼，自動幫你做上面三個事情。
kilim的實現(xiàn)就是干了這么幾個事情：
1、利用字節(jié)碼增強，將普通的java代碼轉(zhuǎn)換為支持協(xié)程的代碼。
2、在調(diào)用pausable方法的時候，如果pause了就保存當前方法棧的State，停止執(zhí)行當前協(xié)程，將控制權(quán)交給調(diào)度器
3、調(diào)度器負責調(diào)度就緒的協(xié)程
4、協(xié)程resume的時候，自動恢復State，根據(jù)協(xié)程的pc計數(shù)跳轉(zhuǎn)到上次執(zhí)行的位置，繼續(xù)執(zhí)行。
下面是來自kilim文檔的一個例子，同一段代碼，在字節(jié)碼增前前后的變化：
左邊是原始代碼，右邊是通過字節(jié)碼增強后的代碼。其中h方法是pausable的，也就是說可能被暫停阻塞的，g方法因為調(diào)用了h這個方法也變成了pausable。
首先看，原始的h方法是沒有傳入任何參數(shù)的，增強后的代碼，多了個參數(shù)Fiber，指向當前的協(xié)程，同樣，g方法本來只有一個參數(shù)n，現(xiàn)在在后面也多了個Fiber類型的參數(shù)，同樣是指向當前執(zhí)行的協(xié)程。
其次，在原始的g方法里，一旦調(diào)用，馬上進入一個for循環(huán)。但是在增強后的代碼，多了個switch派發(fā)的過程，這就是前面提到的，根據(jù)當前的Fiber的pc計數(shù)，跳轉(zhuǎn)到上一次執(zhí)行的地方執(zhí)行。如果是第一次resume，也就是啟動協(xié)程，那么就將初始循環(huán)的i設(shè)置為0，進入原始代碼的循環(huán)部分。Fiber有一個pc計數(shù)，稱為程序計數(shù)器，用于指向恢復context的時候需要跳轉(zhuǎn)到位置。
第三，在g方法里調(diào)用h這個可被暫停阻塞的方法的時候，在h方法前后多了一些調(diào)用:
f.down();
h(f);
f.up();
kilim的Fiber將每個pauseable方法的調(diào)用組織成一個棧，每個pauseable方法都有一個activation frame，翻譯過來可以稱為活動棧幀，這個棧幀記錄了當前的棧的State，注意這個棧跟java本身的方法調(diào)用棧區(qū)分開來，一個是VM層面的，一個是kilim框架層面的。這里的down方法就是將棧向下延伸，表示將調(diào)用一個pauseable方法，并且設(shè)置當前State和pc計數(shù)。
調(diào)用了down之后，才是調(diào)用實際的h方法，最后還要調(diào)用一次up，顧名思義，就是說一次pauseable方法調(diào)用完成，fiber的活動棧要遞增一層，回到上一層。但是h方法調(diào)用可能出現(xiàn)四種情況：
1、正常的順利返回，沒有狀態(tài)需要恢復，所謂NOT_PAUSING__NO_STATE
2、也是正常返回，有狀態(tài)需要恢復，也就是NOT_PAUSING__HAS_STATE
3、h方法暫停阻塞，當前沒有保存狀態(tài)，需要保存狀態(tài)，這是第一次暫停的時候，稱為PAUSING__NO_STATE
4、h方法暫停阻塞，當前已經(jīng)有狀態(tài)，不需要保存狀態(tài)，這是第一次暫停之后的resume再次暫停,稱為PAUSING__HAS_STATE，通常不需要處理什么。
第四，可以看到，在up之后，就要根據(jù)up返回的上述4種狀態(tài)執(zhí)行不同的邏輯：
if (f.isPausing){
//第一次暫停，沒有狀態(tài)
if (!f.hasState){
//new一個State_I2，并保存i和n
f.state = new State_I2(i,n);
//記錄pc，還記的前面的switch嗎？
f.pc = H1;
}
return;
} else if (f.hasState)
//正常返回，有狀態(tài)需要恢復，恢復i和n
State_I2 st = (State_I2) f.state;
i = st.i1; n = st.i2;
}
這里沒有處理NOT_PAUSING__NO_STATE和PAUSING__HAS_STATE，因為這兩種情況在這里不需要處理。
通過上面的分析，我想大家對kilim的實現(xiàn)應該已經(jīng)有一個很基本的認識。下一步，我們分析一個實際的代碼例子，查看整個運作流程。