1、概述
线程（thread）作为Lua中一种基本的数据类型，它代表独立的执行线程（independent threads of execution），线程类型是实现协程（coroutines）的基础，注意这里的线程类型不要与操作系统线程混淆，Lua的线程类型是Lua虚拟机实现一种数据类型。
从Lua脚本来看，一个协程就是一个线程类型，比如：
local co = coroutine.create(function() print("hi") end)
print(co) --output: thread: 0038BEE0
准确来说，协程是一个线程外加一套良好的操作接口。
从实现角度来看，一个线程类型数据就是一个Lua与C交互的栈，每个栈包含函数调用链和数据栈，还有独立的调试钩子和错误信息。关于Lua与C交互的栈的可以参考之前写的一篇文章。线程类型数据与table数据类型类似，它也是需要GC来管理的。
当调用Lua C API中的大多数函数时，这些函数都是在特定的栈（或线程）上，因此在很多API中，第一个参数是lua_State*（线程类型对应的数据结构就是lua_State，或者说交互的栈就是用结构体lua_State来实现的），这个参数不仅表示了一个Lua状态，还表示一个记录在该状态中的线程。注意这里的状态，对一个虚拟机来说只有一个，而一个虚拟机可以包括多个线程（或者说交互栈）。这个状态也就是虚拟机的全局状态，我们可以通过调用函数luaL_newstate()来创建一个虚拟机的状态，该函数声明如下：
lua_State *lua_newstate (lua_Alloc f, void *ud);
没错，在应用程序（比如用C++编写的）中，为了加载和执行Lua脚本，首先要调用的函数就是这个函数来初始化虚拟机。该函数在初始化虚拟机状态的同时，还是创建整个虚拟机的第一个线程（称为主线程），或者说是第一个交互栈。为了在已经初始化的全局状态中创建一个新的线程（或交互栈）可以调用函数lua_newthread，该函数声明如下：
lua_State *lua_newthread (lua_State *L);
创建一个线程就拥有一个独立的执行栈了，但是它与其线程共用虚拟机的全局状态。Lua中没有函数去close或destroy 一个线程，创建的线程类型数据与其他GC对象一样，由虚拟机来管理销毁。
总之，一个Lua虚拟机只有一个全局的状态，但可以包含多个执行环境（或者说多个线程、交互栈，从脚本角度来说，也可以说是多个协程），也就是说多个执行环境共享一个全局状态。如下图所示：
下面将通过Lua 5.2.1的源码来看全局状态的数据结构global_State和脚本执行的相关的上下文环境结构lua_State，以及函数lua_newstate和lua_newthread的实现。
2、源码实现
首先来分析全局状态的结构体global_State的代码（lstate.h）：
109 /*
110 ** `global state', shared by all threads of this state
111 */
112 typedef struct global_State {
113 lua_Alloc frealloc; /* function to reallocate memory */
114 void *ud; /* auxiliary data to `frealloc' */
115 lu_mem totalbytes; /* number of bytes currently allocated - GCdebt */
116 l_mem GCdebt; /* bytes allocated not yet compensated by the collector */
117 lu_mem GCmemtrav; /* memory traversed by the GC */
118 lu_mem GCestimate; /* an estimate of the non-garbage memory in use */
119 stringtable strt; /* hash table for strings */
120 TValue l_registry;
121 unsigned int seed; /* randomized seed for hashes */
122 lu_byte currentwhite;
123 lu_byte gcstate; /* state of garbage collector */
124 lu_byte gckind; /* kind of GC running */
125 lu_byte gcrunning; /* true if GC is running */
126 int sweepstrgc; /* position of sweep in `strt' */
127 GCObject *allgc; /* list of all collectable objects */
128 GCObject *finobj; /* list of collectable objects with finalizers */
129 GCObject **sweepgc; /* current position of sweep in list 'allgc' */
130 GCObject **sweepfin; /* current position of sweep in list 'finobj' */
131 GCObject *gray; /* list of gray objects */
132 GCObject *grayagain; /* list of objects to be traversed atomically */
133 GCObject *weak; /* list of tables with weak values */
134 GCObject *ephemeron; /* list of ephemeron tables (weak keys) */
135 GCObject *allweak; /* list of all-weak tables */
136 GCObject *tobefnz; /* list of userdata to be GC */
137 UpVal uvhead; /* head of double-linked list of all open upvalues */
138 Mbuffer buff; /* temporary buffer for string concatenation */
139 int gcpause; /* size of pause between successive GCs */
140 int gcmajorinc; /* how much to wait for a major GC (only in gen. mode) */
141 int gcstepmul; /* GC `granularity' */
142 lua_CFunction panic; /* to be called in unprotected errors */
143 struct lua_State *mainthread;
144 const lua_Number *version; /* pointer to version number */
145 TString *memerrmsg; /* memory-error message */
146 TString *tmname[TM_N]; /* array with tag-method names */
147 struct Table *mt[LUA_NUMTAGS]; /* metatables for basic types */
148 } global_State;
一个Lua虚拟机只有一个全局的global_State，在调用lua_newstate时候，会创建和初始化这个全局结构，这个全局结构管理着lua中全局唯一的信息, 主要包括以下信息：
lua_Alloc frealloc：虚拟机内存分配策略，可以在调用lua_newstate时指定参数，修改该策略，或者调用luaL_newstate函数使用默认的内存分配策略。也可以通过函数 lua_setallocf：来设置内存分配策略。
stringtable strt：全局的字符串哈希表，即保存那些短字符串，使得整个虚拟机中短字符串只有一份实例。
TValue l_registry：保存全局的注册表，注册表就是一个全局的table（即整个虚拟机中只有一个注册表），它只能被C代码访问，通常，它用来保存那些需要在几个模块中共享的数据。比如通过luaL_newmetatable创建的元表就是放在全局的注册表中。
lua_CFunction panic：但出现无包含错误（unprotected errors）时，会调用这个函数。这个函数可以通过lua_atpanic来修改。
UpVal uvhead:指向保存所有open upvalues双向链表的头部。
struct Table *mt[LUA_NUMTAGS]：保存基本类型的元表，注意table和userdata都有自己的元表。
struct lua_State *mainthread：指向主lua_State，或者说是主线程、主执行栈。Lua虚拟机在调用函数lua_newstate初始化全局状态global_State时也会创建一个主线程，
当然根据需要也可以调用lua_newthread来创建新的线程，但是整个虚拟机，只有一个全局的状态global_State。
全局状态结构体中其他成员基本都是与内存管理和GC相关的。
下面来看线程对应的数据结构lua_State的实现，代码如下（lstate.h）：
151 /*
152 ** `per thread' state
153 */
154 struct lua_State {
155 CommonHeader;
156 lu_byte status;
157 StkId top; /* first free slot in the stack */
158 global_State *l_G;
159 CallInfo *ci; /* call info for current function */
160 const Instruction *oldpc; /* last pc traced */
161 StkId stack_last; /* last free slot in the stack */
162 StkId stack; /* stack base */
163 int stacksize;
164 unsigned short nny; /* number of non-yieldable calls in stack */
165 unsigned short nCcalls; /* number of nested C calls */
166 lu_byte hookmask;
167 lu_byte allowhook;
168 int basehookcount;
169 int hookcount;
170 lua_Hook hook;
171 GCObject *openupval; /* list of open upvalues in this stack */
172 GCObject *gclist;
173 struct lua_longjmp *errorJmp; /* current error recover point */
174 ptrdiff_t errfunc; /* current error handling function (stack index) */
175 CallInfo base_ci; /* CallInfo for first level (C calling Lua) */
176 };
可以看到，lua_State结构跟其他可回收的数据类型类型，结构体带用CommonHeader的头，它也GC回收的对象之一。它主要包括以下成员信息：
lu_byte status：线程脚本的状态，线程可能状态如下（lua.h）：
44 /* thread status */ 45 #define LUA_OK 0 46 #define LUA_YIELD 1 47 #define LUA_ERRRUN 2 48 #define LUA_ERRSYNTAX 3 49 #define LUA_ERRMEM 4 50 #define LUA_ERRGCMM 5 51 #define LUA_ERRERR 6
global_State *l_G：指向全局状态；
其他成员主要是数据栈和函数调用栈相关的，这也是lua_State结构中主要信息。还有成员ptrdiff_t errfunc是错误处理函数相关，也就是每个调用栈都有独立的错误处理函数，以及调试相关的lua_Hook hook成员等。
3、总结
在调用lua_newstate 初始化Lua虚拟机时，会创建一个全局状态和一个线程（或称为调用栈），这个全局状态在整个虚拟机中是唯一的，供其他线程共享。一个Lua虚拟机中可以包括多个线程，这些线程共享一个全局状态，线程之间也可以调用lua_xmove函数来交换数据。
参考资料
http://www.cnblogs.com/ringofthec/archive/2010/11/09/lua_State.html lua API 小记3(lua虚拟机初始化)
http://blog.aliyun.com/795 Lua数据结构 — lua_State（六）
Lua 5.2.1源码