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Go 分布式学习利器（17）-- Go并发编程之协程机制：Grountine 原理及使用

编程日记 2024-04-02 04:30:00

文章目录

- 1. Thread VS Groutine
- 2. Groutine 调度原理
- 3. Groutine 示例代码

关于Go的底层实现还需要后续持续研究，文中如有一些原理描述有误，欢迎指证。

1. Thread VS Groutine

这里主要介绍一下Go的并发协程相比于传统的线程的不同点：

创建时默认的stack大小
JDK5 以后Java thread stack默认大小为1M
C++ 的thread stack 默认大小为8M
Grountine 的 Stack初始化大小为2K
所以Grountine 大批量创建的时候速度会更快
和 KSE（Kernel Space Entity即内核线程）的对应关系
Java Thread是1:1
Groutine 是M：N，多对多，如下图。

内核线程是由CPU直接调度，如果一个用户线程对应一个内核线程，调度效率来看肯定是快于多个用户线程对应一个内核线程的。然而，实际的开发环境中一个用户线程对应一个内核线程在高并发场景下出现的频繁内核线程上下文切换（保留线程上下文，更新CPU内部各种寄存器）对系统性能的影响占主要部分。而Go语言内部实现的线程调度器提供了多个用户线程和一个内核线程对应，这样在高并发场景能够有效降低线程间切换带来的性能消耗。
当然，如果如果仅仅只有几个或者十几个（小于CPU核数）用户线程的应用可能就体现不出Grountine的优势了。

2. Groutine 调度原理

如下图：

在这里插入图片描述

编号1: 没有被用户线程使用的内核线程
编号2: Go自实现的协程调度器P 对应一个内核线程M0。在该调度器中维护了一个协程队列，一个时刻可以有一个协程正在运行G0，其他的协程在调度队列中等待被执行。
编号3: 协程处理器没有正在执行的协程，可以从调度队列中取出一个协程
编号4: 协程可以通过系统调用来和内核线程绑定

问题1：如果一个正在运行的G协程将Processor 独占时间较久，导致后续排队的协程一直无法运行，Processor如何处理？
Go 运行之后，后台会维护一个守护线程来进行计数，表示一个Processor 完成的协程数量。当一段时间发现这个计数没有更新，会向当前正在执行的协程任务栈插入一个flag，协程运行时遇到非inline函数时会读取到这个标记，会将正在运行的自己中断并插入到等待Processor调度的队尾，Processor此时会继续调度其他的协程进行运行。

问题2: 当一个协程（内核线程的执行）被系统中断（CPU需要调度I/O线程），Processor会有什么样的行为？
Processor并不会就此等待中断处理完成，而是为了保证并发，将自己和另一个内核线程绑定，继续执行调度队列中的等待被执行的协程。当中断的协程被唤醒，则会将自己加入到另一个Processor的等待队列或者全局等待队列中。

当一个协程被中断，它在CPU寄存器中的状态会被保存在自己的协程对象中，重新获得执行机会时这一些状态会被写入到新的寄存器中继续运行。

通过以上调度可以看到，Groutine能够在不同的场景下仍然希望保持较高的并发继续执行来保证自己的高并发性能。

3. Groutine 示例代码

启动一个Groutine非常简单
go func(){}() 的方式

测试代码如下，注意使用方法一的值传递方式启动go routine 。

package groutine_testimport ("fmt""testing""time"
)func TestGroutine(t *testing.T) {for i := 0; i < 10; i ++ {// 方法一： 正确go func(i int) { // 启动 一个 go routinefmt.Println(i)}(i)// 方法二：错误// 如下代码是有问题的// i 地址是被所有协程共享的，这个时候打印的结果// 会受到其他协程的影响// 想要保证代码的正确性，即每一个go routine打印// 各自的i 值，需要利用如上启动go routine的代码，// 进行值传递，从而让每个goroutine 独享各自的i的地址。// go func() {//	fmt.Println(i)// }()}time.Sleep(time.Millisecond*50)
}

https://www.dkcj.cn/info/4059.html

Go 分布式学习利器（17）-- Go并发编程之协程机制：Grountine 原理及使用

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1. Thread VS Groutine

2. Groutine 调度原理

3. Groutine 示例代码

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