Go入坑系列之浅谈 goroutine_综合

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写在前面

本文内容是我继上篇入门学习go的个人理解，如有错误，欢迎斧正。

之前早有耳闻 Go 在高并发场景下，能够充分利用多核，在语言层面支持并发、轻量高效等优点，奈何沉迷Java生态，未曾尝试跳出来了解。前天花了几个小时入门，冲着goroutine我入坑了（当然并不是无脑吹，协程是解决问题的思维方式，并不能解决所有的问题），所以秉承着或奉献或分享或记录的理念写一些对转语言或者入坑go的小伙伴有益的文章。

一、goroutine是什么？

1. 理解协程

协程并不是新概念，早在上世纪九十年代，在解决编译器设计问题上提出的一种协同工作思想：控制流的主动让出和恢复。
通俗讲就是，要干AB两件事情，分别独立维护自身的运行状态。参与者让出控制流时，记住自身状态，在控制流返回时能从上次让出的位置恢复执行，在代码层面控制让A和B两个步骤能非阻塞来回精准切换。

2. 协程和进程、线程的区别

2.1 进程

进程就是拥有时间片，活着的程序，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，每个进程有各自独立的一块内存，使得各个进程之间内存地址相互隔离。
进程由内存空间(代码，数据，进程空间，打开的文件)和一个或多个线程组成。

2.2线程

CPU调度和分派的基本单位。一个进程可以有一个或多个线程，各个线程之间共享程序的内存空间(也就是所在进程的内存空间)。
一个标准的线程由线程ID，当前指令指针PC，寄存器和堆栈组成。

2.3 区别（协程与上面二者的区别）

协程是编译器级的，进程和线程是操作系统级的。协程不是被操作系统内核所管理的，而是完全由程序所控制，也就是在用户态执行。这样带来的好处是性能大幅度的提升，因为不会像线程切换那样消耗资源。
进程和线程是操作系统级的，通过一定的API暴露给用户使用。通过调度算法，保存当前的上下文，然后从上次暂停的地方再次开始计算，重新开始的地方不可预期，每次CPU计算的指令数量和代码跑过的CPU时间是相关的，跑到os分配的cpu时间到达后就会被os强制挂起。
协程不是进程也不是线程，而是一个特殊的机制，保证可以在某个地方挂起，并且可以重新在挂起处外继续运行。所以说，协程与进程、线程相比并不是一个维度的概念。协程的实现，通常是对某个语言做相应的提议，然后通过后成编译器标准，然后编译器厂商来实现该机制。协程是编译器的魔术，通过插入相关的代码使得代码段能够实现分段式的执行，重新开始的地方是yield关键字指定的，一次一定会跑到一个yield对应的地方。

2.4 上下文切换

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进程的切换者是操作系统，切换时机是根据操作系统自己的切换策略，用户是无感知的。进程的切换内容包括页全局目录、内核栈、硬件上下文，切换内容保存在内存中。进程切换过程是由“用户态到内核态到用户态”的方式，切换效率低。
线程的切换者是操作系统，切换时机是根据操作系统自己的切换策略，用户无感知。线程的切换内容包括内核栈和硬件上下文。线程切换内容保存在内核栈中。线程切换过程是由“用户态到内核态到用户态”，切换效率中等。
协程的切换者是用户（编程者或应用程序），切换时机是用户自己的程序所决定的。协程的切换内容是硬件上下文，切换内存保存在用户自己的变量（用户栈或堆）中。协程的切换过程只有用户态，即没有陷入内核态，因此切换效率高。

2.5 Go协程

有了前面铺垫，goroutine就是Go语言层面实现的协程。

Goroutine和其他语言的协程（coroutine）在使用方式上类似，但从字面意义上来看不同（一个是Goroutine，一个是coroutine），再就是协程是一种协作任务控制机制，在最简单的意义上，协程不是并发的，而Goroutine支持并发的。因此Goroutine可以理解为一种Go语言的协程。同时它可以运行在一个或多个线程上。

二、goroutine如何使用？

这里标题本来要写如何实现，但是刚接触go两天，相关知识食而不化，无法倾囊相授，后续分享。

1.Go并发模型

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先来看一下后端最喜（tou）欢（teng）的并发吧！

程序员最关心并发量和发量。

Go实现了两种并发形式。

第一种就是大家普遍知道的Java玩的这一套，多线程共享内存。
第二种也是我刚知道的Go特有的，CSP（communicating sequential processes）并发模型。

相对于Java等通过共享内存来实现通信，在访问共享数据例如数组、Map、或者某个对象的时候，通过锁来线程安全。而Go采用的是另一种思维：

“我们不使用共享内存的方式来通信，我们通过通信来共享内存。”

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Go的CSP并发模型，其实在开头的图片就能体现，是通过goroutine和channel来实现的。

goroutine 是Go语言中并发的执行单位。有点抽象，其实就是和传统概念上的”线程“类似，可以理解为”线程“。
channel是Go语言中各个并发结构体(goroutine)之前的通信机制。
通俗的讲，就是各个goroutine之间通信的”管道“，有点类似于Linux中的管道。

2.goroutine和channel使用

生成一个goroutine的方式非常的简单：go 函数就创建了一个go协程

go f();

通信机制channel也很方便，传数据用channel <- data，取数据用<-channel。
这块上一篇文章有说到。

值得注意的是在通信过程中，传数据和取数据必然会成对出现，因为这边传，那边取，两个goroutine之间才会实现通信。

而且不管传还是取，一定会阻塞，直到另外的goroutine传或者取为止。

三、实战-用go实现经典生产者消费者模型

创建了两个生产数据管道，一个int类型，一个string类型；
一个消费数据管道，并且定时五秒钟取数据

package mainimport ("fmt""strconv""time"
)func main() {
    ch1 := make(chan int)ch2 := make(chan string)go producer1(ch1)go producer2(ch2)go consumer(ch1, ch2)time.Sleep(time.Duration(time.Second * 10))}
func producer1(ch chan int) {
    for i := 0; ; i++ {
    ch <- ifmt.Printf("put %v to ch1\n", i)time.Sleep(time.Duration(time.Second))}
}
func producer2(ch chan string) {
    for i := 0; ; i++ {
    ch <- strconv.Itoa(i)fmt.Printf("put %v to ch2\n", i)time.Sleep(time.Duration(time.Second))}
}
func consumer(ch1 chan int, ch2 chan string) {
    tick := time.Tick(time.Duration(time.Second * 5))for {
    select {
    case v := <-ch1:fmt.Printf("get %v from chan2\n", v)case v := <-ch2:fmt.Println("get "+v + " from chan2")case <-tick:fmt.Print("wait...")}}
}

总结

本文简单的介绍了协程的概念，与进程线程的区别以及go的协程使用，goroutine的实现因为刚学两天还不完善没敢怎么写，留在后面吧！学习是一个不断吞吐消化的过程，而且输入到脑海中的知识对于自己是可以快速存取的，但是输出来让别人去阅读则需要不断地打磨加工，所以我很感谢之前学习Java时白嫖的视频中，直播课中，博客中遇到的每一位老师。

所以开一个go系列的博客，可能会帮助到正在疯狂找资源的小伙伴。