goroutine简介

golang语言作者Rob Pike说，“Goroutine是一个与其他goroutines 并发运行在同一地址空间的Go函数或方法。一个运行的程序由一个或更多个goroutine组成。它与线程、协程、进程等不同。它是一个goroutine“。

  • goroutine通过通道来通信，而协程通过让出和恢复操作来通信；
  • goroutine 通过Golang 的调度器进行调度，而协程通过程序本身调度；

简单的说就是Golang自己实现了协程并叫做goruntine（本文称Go协程），且比协程更强大。

goroutine调度原理

上面说到Go协程是通过Golang的调度器进行调度的，其中调度器的线程模型为两级线程模型。

有关两级线程模型的介绍，可以看这篇文章

我们来看下Golang实现的两级线程模型是怎样的。首先要知道这三个字母代表的含义

  • M：代表内核级的线程
  • P：全程Processor，代表运行Go协程所需要的资源（上下文环境）
  • G：代表Go协程

    我们先看下为实现调度Golang定义了这些数据结构存M，P，G

名称 作用范围 描述
全局M列表 Go的运行时 存放所有M的单向链表
全局P列表 Go的运行时 存放所有P的数组
全局G列表 Go的运行时 存放所有G的切片
调度器的空闲M列表 调度器 存放空闲M的单向链表
调度器的空闲P列表 调度器 存放空闲P的单向链表
调度器的***G列表 调度器 存放***G的单向链表（有两个）
调度器的可运行G队列 调度器 存放可运行G的队列
P的***G列表 本地P 存放当前P中***G的单向链表
P的可运行G队列 本地P 存放当前P中可运行G的队列

然后从上往下解析Go的两级线程模型图

（1）M和内核线程之间是一对一的关系，一个M在其生命周期中，只会和一个内核线程关联，所以不会出现对内核线程的频繁切换；

调度器的空闲M列表

（2）P和M之间是多对多的关系，P和G之间是一对多的关系，他们的关联是易变的，由Golang的调度器完成调度；

Golang的运行时按规则调度，让P和不同的M建立或断开关联，使得P中的G能够及时获得运行时机

调度器的空闲P列表
可运行的G队列***G列表
可运行的G队列***G列表P的***G列表调度器的***G列表

可见Golang调度器在调度时很大程度复用了M，P，G

（5）在Go程序初始化后，调度器首先进行一轮调度，此时用M去搜索可运行的G。其中我们的main函数也是一个G，找到可运行的G后就执行它；

本地P的可运行的G队列调度器的可运行的G队列其他P的可运行的G队列
P的可运行G队列调度器的可运行G队列

系统监控

上面大概描述了关于goroutine调度的流程。现在还存在一个问题，那就是当Go协程很多（并发量大）时候，显然G是不能一直执行下去的，因为也需要把执行机会留给其他的G。此时Golang运行时的系统监控就起作用了。
一般情况，当G运行时间超过10ms后，该G就会被系统告知需要停止了，让其他G运行。（这里情况比较复杂，并不能确保每个G都能被公平执行）

以下特殊情况该G不需要停止

  • P的可运行G队列为空（没有其他G可运行）
  • 有空闲的M在寻找可运行的G（没有其他G可运行）
  • 空闲的P（还有P闲着）

总结

Golang以两级线程实现模型，自己实现goruntine和调度器，优势在于并行和非常低的资源使用。

主要体现：

  • 内存消耗方面（每个Go协程占的内存远小于线程占的内存）
  • 切换(调度)开销方面
  • 线程切换涉及模式切换(从用户态切换到内核态)

此外，Go协程执行任务完成的顺序并不都是按我们预期的那样（程序不加以控制的情况下），特别在一些耗时较长的任务中。且每个Go协程执行的时间也不是绝对公平的。

文章转自：https://www.cnblogs.com/FireworksEasyCool/p/11508806.html