《Go语言四十二章经》第二十一章 协程(goroutine)

并发是在同一时间处理（dealing with）多件事情。并行是在同一时间做（doing）多件事情。并发的目的在于把当个 CPU 的利用率使用到最高。并行则需要多核 CPU 的支持。

Go 语言从语言层面上就支持了并发，goroutine是Go语言提供的一种用户态线程，有时我们也称之为协程。所谓的协程，某种程度上也可以叫做轻量线程，它不由os，而由应用程序创建和管理，因此使用开销较低（一般为4K）。我们可以创建很多的goroutine，并且它们跑在同一个内核线程之上的时候，就需要一个调度器来维护这些goroutine，确保所有的goroutine都使用cpu，并且是尽可能公平的使用cpu资源。调度器的主要有4个重要部分，分别是M、G、P、Sched，前三个定义在runtime.h中，Sched定义在proc.c中。

• P (processor) 衔接M和G的调度上下文，它负责将等待执行的G与M对接。P的数量可以通过GOMAXPROCS()来设置，它其实也就代表了真正的并发度，即有多少个goroutine可以同时运行。

• G (goroutine) goroutine的实体，包括了调用栈，重要的调度信息，例如channel等。

N:1 多个（N）用户线程始终在一个内核线程上跑，context上下文切换很快，但是无法真正的利用多核。
1:1 一个用户线程就只在一个内核线程上跑，这时可以利用多核，但是上下文切换很慢，切换效率很低。
M:N 多个goroutine在多个内核线程上跑，这个可以集齐上面两者的优势，但是无疑增加了调度的难度。

M:N 综合两种方式（N:1，1:1）的优势。多个 goroutines 可以在多个 OS threads 上处理。既能快速切换上下文，也能利用多核的优势，而Go正是选择这种实现方式。

Go 的goroutine是运行在虚拟CPU中的(通过runtime.GOMAXPROCS(1)所设定的虚拟CPU个数)。 虚拟CPU个数未必会和实际CPU个数相吻合。

每个goroutine都会被一个特定的P(虚拟CPU)选定维护，而M(物理计算资源)每次挑选一个有效P，然后执行P中的goroutine。

每个P会将自己所维护的goroutine放到一个G队列中，其中就包括了goroutine堆栈信息，是否可执行信息等等。

默认情况下，P的数量与实际物理CPU的数量相等。当我们通过循环来创建goroutine时，goroutine会被分配到不同的G队列中。 而M的数量又不是唯一的，当M随机挑选P时，也就等同随机挑选了goroutine。

所以，当我们碰到多个goroutine的执行顺序不是我们想象的顺序时就可以理解了，因为goroutine进入P管理的队列G是带有随机性的。

P维护着这个队列（称之为runqueue），Go语言里，启动一个goroutine很容易：go function 就行，所以每有一个go语句被执行，runqueue队列就在其末尾加入一个goroutine，在下一个调度点，就从runqueue中取出一个goroutine执行。

假如有两个M，即两个OS Thread线程，分别对应一个P，每一个P调度一个G队列。如此一来，就组成的goroutine运行时的基本结构：

• 如果某个P所分配的任务G很快就执行完了，这会导致多个队列存在不平衡，会从其他队列中截取一部分goroutine到P上进行调度。一般来说，如果P从其他的P那里要取任务的话，一般就取run queue的一半，这就确保了每个OS线程都能充分的使用。

• 当一个OS Thread线程被阻塞时，P可以转而投奔另一个OS线程。

下面是G、 M、 P的具体结构，这不是Go代码：

21.2 goroutine

在Go中，goroutine的使用很简单，直接在代码前加上关键字 go 即可。go关键字就是用来创建一个goroutine的，后面的代码块就是这个goroutine需要执行的代码逻辑。