golang的协程(一)

1,协程的概念

  学习一个知识点,先从理解概念谈起。

  Go 语言在语言级别支持轻量级线程,叫goroutineGo 语言标准库提供的所有系统调用操作(当然也包括所有同步 IO 操作),都会出让 CPU 给其他goroutine。这让事情变得非常简单,让轻量级线程的切换管理不依赖于系统的线程和进程,也不依赖于CPU的核心数量。  

  执行体是个抽象的概念,在操作系统层面有多个概念与之对应,比如操作系统自己掌管的进程(process)、进程内的线程(thread)以及进程内的协程(coroutine,也叫轻量级线程)。与传统的系统级线程和进程相比,协程的最大优势在于其“轻量级”,可以轻松创建上百万个而不会导致系统资源衰竭,而线程和进程通常最多也不能超过1万个。这也是协程也叫轻量级线程的原因。 -《go语言编程》

  有的书上会说:goroutine说到底其实就是线程,但是他比线程更小,十几个goroutine可能体现在底层就是五六个线程,Go语言内部帮你实现了这些goroutine之间的内存共享。执行goroutine只需极少的栈内存(大概是4~5KB),当然会根据相应的数据伸缩。也正因为如此,可同时运行成千上万个并发任务。goroutine比thread更易用、更高效、更轻便。goroutine是通过Go的runtime管理的一个线程管理器。goroutine通过go关键字实现了,其实就是一个普通的函数。

  这里就搞清楚了,协程说到底其实不是线程。要知道线程的调度仍然由内核态去实现,而协程的调度是由用户态去实现,即通过Go的runtime管理的一个线程管理器。是对进程的更小粒度管理。  

  题外话,之前接触过一些python知识,里面也有协程的概念。不知道是否和golang的协程相似或者相同呢? 这里需要再开一篇随笔去研究。

并发

在很久以前,人们希望一个计算机(一个cpu)上能同时执行多项任务,让cpu在某段时间内进行分片,在某段很短时间内执行程序a,然后又迅速得切换到程序b去执行,让人们看起来就像是两个程序在同时进行,这就是并发。目前很多岗位需求里都会提到高并发项目实践经验。golang语言自带go函数天然可以解决高并发编程,这也是为何golang很好用的原因。

并行

如果一个电脑有多个cpu,每个cpu都有进程在运行,这就是并行。

进程

但是人们随之发现,cpu在切换程序的时候,如果不保存上一个程序的状态(也就是我们常说的context--上下文),直接切换下一个程序,就会丢失上一个程序的一系列状态,于是引入了进程这个概念,用以划分好程序运行时所需要的资源。因此进程就是一个程序运行时候的所需要的基本资源单位(也可以说是程序运行的一个实体)。

用户态与内核态

为了防止用户程序做出一些危险的指令,如关机,更改系统变量,修改别的进程数据,系统分为两种运行状态,用户态以及内核态,用户态是我们的程序所在的状态,不能随便对内核的底层进行操作。如果我们需要使用内核的底层操作的时候,内核提供了一种调用内核的接口,我们调用这些接口也就是系统调用,在进行系统调用的时候,cpu会切换到内核态,才能执行内核的函数。

线程

人们又发现一个问题,cpu切换多个进程的时候,会花费不少的时间,因为切换进程需要切换到内核态,而每次调度需要内核态都需要读取用户态的数据,进程一旦多起来,cpu调度会消耗一大堆资源,因此引入了线程的概念,线程本身几乎不占有资源,他们共享进程里的资源,内核调度起来不会那么像进程切换那么耗费资源。超线程,即硬件cpu级别,多了一套寄存器,用于存储上一个线程的数据,减少线程之间切换由内存重新导入数据到寄存器的成本。

协程

但是线程还是需要内核去进行调度,切换起来也是需要把用户态的数据写入到内核态,也是需要耗费一定的计算机资源,那可以不可以将切换的调度改成我们自己控制的呢,答案是有的,协程就是把自己的调度算法交给程序(用户态)去进行管理,能以更小的资源去进行并发。

goruntine

goroutine就是一个协程例子,可以根据自身调度器进行调度,当某个gooutine调用了time.sleep方法或者channel,mutex阻塞时候,调度器会使其入睡,唤醒另一个goroutine,根本不需要进入到内核态。

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