Go_goroutine

Goroutine ——协程

OS将程序分为了进程和线程来提高程序的CPU利用率,一个进程拥有多个线程,多个线程共享同一份内存空间来实现线程间通信。

协程,可以看做用户级线程(更为轻量级的线程),这个概念是相对于OS 系统级线程所提出的,协程的切换可以由用户控制,而线程只能由操作系统调度。

Go中的协程又有所不同,Go的协程不由代码控制,而是Go实现了一个协程调度器,自动实现协程的切换。而且Go的协程通信是由信道channel实现的

守护线程daemon:在主goroutine调用其他goroutine后,当主协程死亡,其他的子协程也直接死亡。这在一定意义上类似于Java的daemon守护线程了。

协程间通信:Java中的并发主要是靠锁住临界资源(共享内存)来保证同步的。而channel则是goroutines中通信的方法。可以把channel看做一个传送带,实际上是一个有类型的消息队列,FIFO。利用Channel来实现协程同步,是Go语言的优势所在,原生支持语言级并发。

Goroutine与调度器

go中不能自己创建用户级别线程,所有的都是Goroutine协程,Golang的协程调度器来维护协程在系统级线程上的运行。

Go的调度器分为三个重要的结构:M P G

  • M:代表OS的系统级线程,实际上运行goroutine的地方
  • P:Processor,主要用于维护goroutine列表并执行goroutine。存储了所有需要P来执行的gotoutine列表。还有一个全局列表
  • G:Goroutine,G维护了goroutine需要的栈、程序计数器以及它所在的M等信息。

go_goroutine

这张图描绘了三者的关系,一个M(OS系统级线程)对应一个P(Processor协程调度器),并执行一个G(Goroutine),P维护了一个G的队列。

  • 线程阻塞:当一个线程阻塞时,P会携带G队列转投其他线程来执行。
  • 线程空闲:当一个线程空闲时,它会向全局的P获取G,当无法获取G时,就会从其他的P处偷取G,直接偷取一半的G。
  • 线程不足:当M的对象不足导致P阻塞时,会启动一个新的工作线程以充分利用cpu资源。

Goroutine主动退出线程占有

在OS中,一个线程就是一个栈和相关资源。操作系统通过线程的栈来保存线程的运行信息,go通过创建goroutine来降低线程创建和上下文切换的开销。

每个goroutine维护一个存放在堆中的运行状态栈,来模拟OS的线程栈。

再创建一个scheduler来运行维护Goroutine,然而Go中的协程不具备主动退出的能力,因此调度器需要自己主动来确定协程的切换。主要在一下两个情况下,goroutine会主动退出。

  • Go将能够异步并发实现的操作,例如文件访问,网络访问等通过异步的操作进行了封装,当Goroutine运行到了异步操作时,便主动退出。
  • Goroutine调用了一个无法异步的会导致blocking的System call,这时候Go只能将这个操作挪到一个真正的线程中去执行,自己再切换协程。
  • 死循环,当Goroutine运行死循环时,在1.5以后的版本,go若检测到这类循环,会将它设置为可抢占式,以避免占死一个线程的情况。

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