Go并发编程
Go语言 goroutine(轻量级线程)
goroutine是由Go的运行时(runtime)调度和管理的。Go程序会智能地将 goroutine 中的任务合理地分配给每个CPU。Go语言之所以被称为现代化的编程语言,就是因为它在语言层面已经内置了调度和上下文切换的机制。 在Go语言编程中你不需要去自己写进程、线程、协程,你的技能包里只有一个技能–goroutine,当你需要让某个任务并发执行的时候,你只需要把这个任务包装成一个函数,开启一个goroutine去执行这个函数就可以了,就是这么简单粗暴。 ## 使用goroutine Go语言中使用goroutine非常简单,只需要在调用函数的时候在前面加上go关键字,就可以为一个函数创建一个goroutine。 一个goroutine必定对应一个函数,可以创建多个goroutine去执行相同的函数。 ```go func hello() { fmt.Println("Hello Goroutine!") } func main() { go hello() // 启动另外一个goroutine去执行hello函数 fmt.Println("main goroutine done!") } ``` ## 启动多个goroutine ```go var wg sync.WaitGroup func hello(i int) { defer wg.Done() // goroutine结束就登记-1 fmt.Println("Hello Goroutine!", i) } func main() { for i := 0; i < 10; i++ { wg.Add(1) // 启动一个goroutine就登记+1 go hello(i) } wg.Wait() // 等待所有登记的goroutine都结束 } ``` 多次执行上面的代码,会发现每次打印的数字的顺序都不一致。这是因为10个goroutine是并发执行的,而goroutine的调度是随机的。 ## 使用匿名函数创建goroutine ```go package main import ( "fmt" "time" ) func main() { go func() { var times int for { times++ fmt.Println("tick", times) time.Sleep(time.Second) } }() var input string fmt.Scanln(&input) } ``` >提示 所有 goroutine 在 main() 函数结束时会一同结束。 goroutine 虽然类似于线程概念,但是从调度性能上没有线程细致,而细致程度取决于 Go 程序的 goroutine 调度器的实现和运行环境。 终止 goroutine 的最好方法就是自然返回 goroutine 对应的函数。 ## goroutine与线程 #### 可增长的栈 OS线程(操作系统线程)一般都有固定的栈内存(通常为2MB),一个goroutine的栈在其生命周期开始时只有很小的栈(典型情况下2KB),goroutine的栈不是固定的,他可以按需增大和缩小,goroutine的栈大小限制可以达到1GB,虽然极少会用到这个大。所以在Go语言中一次创建十万左右的goroutine也是可以的。 #### goroutine调度 GPM是Go语言运行时(runtime)层面的实现,是go语言自己实现的一套调度系统。区别于操作系统调度OS线程。 - G很好理解,就是个goroutine的,里面除了存放本goroutine信息外 还有与所在P的绑定等信息。 - P管理着一组goroutine队列,P里面会存储当前goroutine运行的上下文环境(函数指针,堆栈地址及地址边界),P会对自己管理的goroutine队列做一些调度(比如把占用CPU时间较长的goroutine暂停、运行后续的goroutine等等)当自己的队列消费完了就去全局队列里取,如果全局队列里也消费完了会去其他P的队列里抢任务。 - 3M(machine)是Go运行时(runtime)对操作系统内核线程的虚拟, M与内核线程一般是一一映射的关系, 一个groutine最终是要放到M上执行的; P与M一般也是一一对应的。他们关系是: P管理着一组G挂载在M上运行。当一个G长久阻塞在一个M上时,runtime会新建一个M,阻塞G所在的P会把其他的G 挂载在新建的M上。当旧的G阻塞完成或者认为其已经死掉时 回收旧的M。 P的个数是通过runtime.GOMAXPROCS设定(最大256),Go1.5版本之后默认为物理线程数。 在并发量大的时候会增加一些P和M,但不会太多,切换太频繁的话得不偿失。 单从线程调度讲,Go语言相比起其他语言的优势在于OS线程是由OS内核来调度的,goroutine则是由Go运行时(runtime)自己的调度器调度的,这个调度器使用一个称为m:n调度的技术(复用/调度m个goroutine到n个OS线程)。 其一大特点是goroutine的调度是在用户态下完成的, 不涉及内核态与用户态之间的频繁切换,包括内存的分配与释放,都是在用户态维护着一块大的内存池, 不直接调用系统的malloc函数(除非内存池需要改变),成本比调度OS线程低很多。 另一方面充分利用了多核的硬件资源,近似的把若干goroutine均分在物理线程上, 再加上本身goroutine的超轻量,以上种种保证了go调度方面的性能。
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