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在java/c中我们要实现并发编程的时候#xff0c;我们通常需要自己维护一个线程池#xff0c;并且需要自己去包装一个又一个的任务#xff0c;同时需要自己去调度线程执行任务并维护上下文切换#xff0c;这一切通常会耗费程序员大量的心智。那么能不能有一种机…1Goroutine
在java/c中我们要实现并发编程的时候我们通常需要自己维护一个线程池并且需要自己去包装一个又一个的任务同时需要自己去调度线程执行任务并维护上下文切换这一切通常会耗费程序员大量的心智。那么能不能有一种机制程序员只需要定义很多个任务让系统去帮助我们把这些任务分配到CPU上实现并发执行呢
Go语言中的goroutine就是这样一种机制goroutine的概念类似于线程但 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。
启动单个goroutine
启动goroutine的方式非常简单只需要在调用的函数普通函数和匿名函数前面加上一个go关键字。
举个例子如下
func hello() {fmt.Println(Hello Goroutine!)
}
func main() {hello()fmt.Println(main goroutine done!)
}这个示例中hello函数和下面的语句是串行的执行的结果是打印完Hello Goroutine!后打印main goroutine done!。
接下来我们在调用hello函数前面加上关键字go也就是启动一个goroutine去执行hello这个函数。
func main() {go hello() // 启动另外一个goroutine去执行hello函数fmt.Println(main goroutine done!)
}这一次的执行结果只打印了main goroutine done!并没有打印Hello Goroutine!。为什么呢
在程序启动时Go程序就会为main()函数创建一个默认的goroutine。
当main()函数返回的时候该goroutine就结束了所有在main()函数中启动的goroutine会一同结束main函数所在的goroutine就像是权利的游戏中的夜王其他的goroutine都是异鬼夜王一死它转化的那些异鬼也就全部GG了。
所以我们要想办法让main函数等一等hello函数最简单粗暴的方式就是time.Sleep了。
func main() {go hello() // 启动另外一个goroutine去执行hello函数fmt.Println(main goroutine done!)time.Sleep(time.Second)
}执行上面的代码你会发现这一次先打印main goroutine done!然后紧接着打印Hello Goroutine!。
首先为什么会先打印main goroutine done!是因为我们在创建新的goroutine的时候需要花费一些时间而此时main函数所在的goroutine是继续执行的。
启动多个goroutine
在Go语言中实现并发就是这样简单我们还可以启动多个goroutine。让我们再来一个例子 这里使用了sync.WaitGroup来实现goroutine的同步
var wg sync.WaitGroupfunc hello(i int) {defer wg.Done() // goroutine结束就登记-1fmt.Println(Hello Goroutine!, i)
}
func main() {for i : 0; i 10; i {wg.Add(1) // 启动一个goroutine就登记1go 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。
注意
如果主协程退出了其他任务还执行吗运行下面的代码测试一下吧
package mainimport (fmttime
)func main() {// 合起来写go func() {i : 0for {ifmt.Printf(new goroutine: i %d\n, i)time.Sleep(time.Second)}}()i : 0for {ifmt.Printf(main goroutine: i %d\n, i)time.Sleep(time.Second)if i 2 {break}}
}1.1.1. 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2KBgoroutine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。
1.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。2.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。3.Mmachine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256Go1.5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。
