如果說(shuō)Go lang是靜態(tài)語(yǔ)言中的皇冠，那么，Goroutine就是并發(fā)編程方式中的鉆石。Goroutine是Go語(yǔ)言設(shè)計(jì)體系中最核心的精華，它非常輕量，一個(gè) Goroutine 只占幾 KB，并且這幾 KB 就足夠 Goroutine 運(yùn)行完，這就能在有限的內(nèi)存空間內(nèi)支持大量 Goroutine協(xié)程任務(wù)，方寸之間，運(yùn)籌帷幄，用極少的成本獲取最高的效率，支持了更多的并發(fā)，毫無(wú)疑問(wèn)，Goroutine是比Python的協(xié)程原理事件循環(huán)更高級(jí)的并發(fā)異步編程方式。

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GMP調(diào)度模型(Goroutine-Machine-Processor)

為什么Goroutine比Python的事件循環(huán)高級(jí)？是因?yàn)镚o lang的調(diào)度模型GMP可以參與系統(tǒng)內(nèi)核線程中的調(diào)度，這里G為Goroutine，是被調(diào)度的最小單元；M是系統(tǒng)起了多少個(gè)線程；P為Processor，也就是CPU處理器，調(diào)度器的核心處理器，通常表示執(zhí)行上下文，用于匹配 M 和 G 。P 的數(shù)量不能超過(guò) GOMAXPROCS 配置數(shù)量，這個(gè)參數(shù)的默認(rèn)值為當(dāng)前電腦的總核心數(shù)，通常一個(gè) P 可以與多個(gè) M 對(duì)應(yīng)，但同一時(shí)刻，這個(gè) P 只能和其中一個(gè) M 發(fā)生綁定關(guān)系；M 被創(chuàng)建之后需要自行在 P 的 free list 中找到 P 進(jìn)行綁定，沒(méi)有綁定 P 的 M，會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，每一個(gè)P最多關(guān)聯(lián)256個(gè)G。

說(shuō)白了，就是GMP和Python一樣，也是維護(hù)一個(gè)任務(wù)隊(duì)列，只不過(guò)這個(gè)任務(wù)隊(duì)列是通過(guò)Goroutine來(lái)調(diào)度，怎么調(diào)度？通過(guò)Goroutine和系統(tǒng)線程M的協(xié)商，尋找非阻塞的通道，進(jìn)入P的本地小隊(duì)列，然后交給系統(tǒng)內(nèi)的CPU執(zhí)行，藉此，充分利用了CPU的多核資源。

而Python的協(xié)程方式僅僅停留在用戶(hù)態(tài)，它沒(méi)法參與到線程內(nèi)核的調(diào)度，彌補(bǔ)方式是單線程多協(xié)程任務(wù)下開(kāi)多進(jìn)程，Go lang則是全權(quán)交給Goroutine，用戶(hù)不需要參與底層操作，同時(shí)又可以利用CPU的多核資源。

啟動(dòng)Goroutine

首先默認(rèn)情況下，golang程序還是由上自下的串行方式：

package main  
  
import (  
	"fmt"  
)  
  
func job() {  
	fmt.Println("任務(wù)執(zhí)行")  
}  
func main() {  
	job()  
	fmt.Println("任務(wù)執(zhí)行完了")  
}

程序返回：

任務(wù)執(zhí)行  
任務(wù)執(zhí)行完了

這里job中的打印函數(shù)是先于main中的打印函數(shù)。

現(xiàn)在，在執(zhí)行job函數(shù)前面加上關(guān)鍵字go，也就是啟動(dòng)一個(gè)goroutine去執(zhí)行job這個(gè)函數(shù)：

package main  
  
import (  
	"fmt"  
	"time"  
)  
  
func job() {  
	fmt.Println("任務(wù)執(zhí)行")  
}  
func main() {  
	go job()  
	fmt.Println("任務(wù)執(zhí)行完了")  
	time.Sleep(time.Second)  
}

注意，開(kāi)啟Goroutine是在函數(shù)執(zhí)行的時(shí)候開(kāi)啟，并非聲明的時(shí)候，程序返回：

任務(wù)執(zhí)行完了  
任務(wù)執(zhí)行

可以看到，執(zhí)行順序顛倒了過(guò)來(lái)，首先為什么會(huì)先打印任務(wù)執(zhí)行完了，是因?yàn)橄到y(tǒng)在創(chuàng)建新的Goroutine的時(shí)候需要耗費(fèi)一些資源，因?yàn)榫退阒挥袔譳b，也需要時(shí)間來(lái)創(chuàng)建，而此時(shí)main函數(shù)所在的goroutine是繼續(xù)執(zhí)行的。

第二，為什么要人為的把main函數(shù)延遲一秒鐘？

因?yàn)楫?dāng)main()函數(shù)返回的時(shí)候main所在的Goroutine就結(jié)束了，所有在main()函數(shù)中啟動(dòng)的goroutine會(huì)一同結(jié)束，所以這里必須人為的“阻塞”一下main函數(shù)，讓它后于job結(jié)束，有點(diǎn)像公園如果要關(guān)門(mén)必須等最后一個(gè)游客走了才能關(guān)，否則就把游客關(guān)在公園里了，出不去了。

與此同時(shí)，此邏輯和Python中的線程阻塞邏輯非常一致，用過(guò)Python多線程的朋友肯定知道要想讓所有子線程都執(zhí)行完畢，必須阻塞主線程，不能讓主線程提前執(zhí)行完，這和Goroutine有異曲同工之妙。

在Go lang中實(shí)現(xiàn)并發(fā)編程就是如此輕松，我們還可以啟動(dòng)多個(gè)Goroutine：

package main  
  
import (  
	"fmt"  
	"sync"  
)  
  
var wg sync.WaitGroup  
  
func job(i int) {  
	defer wg.Done() // 協(xié)程結(jié)束就通知  
	fmt.Println("協(xié)程任務(wù)執(zhí)行", i)  
}  
func main() {  
  
	for i := 0; i < 10; i++ {  
		wg.Add(1) // 啟動(dòng)協(xié)程任務(wù)后入隊(duì)  
		go job(i)  
	}  
	wg.Wait() // 等待所有登記的goroutine都結(jié)束  
  
	fmt.Println("所有任務(wù)執(zhí)行完畢")  
}  

程序返回：

協(xié)程任務(wù)執(zhí)行 8  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行 9  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行 5  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行 0  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行 1  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行 4  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行 7  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行 2  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行 3  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行 6  
所有任務(wù)執(zhí)行完畢

這里我們摒棄了相對(duì)土鱉的time.Sleep(time.Second)方式，而是采用sync包的WaitGroup方式，原理是當(dāng)啟動(dòng)協(xié)程任務(wù)后，在WaitGroup登記，當(dāng)每個(gè)協(xié)程任務(wù)執(zhí)行完成后，通知WaitGroup，直到所有的協(xié)程任務(wù)都執(zhí)行完畢，然后再執(zhí)行main函數(shù)所在的協(xié)程，所以“所有任務(wù)執(zhí)行完畢”會(huì)在所有協(xié)程任務(wù)執(zhí)行完畢后再打印。

和Python協(xié)程區(qū)別

我們?cè)賮?lái)看看，如果是Python，會(huì)怎么做？

import asyncio  
import random  
  
async def job(i):  
  
    print("協(xié)程任務(wù)執(zhí)行{}".format(i))  
    await asyncio.sleep(random.randint(1,5))  
    print("協(xié)程任務(wù)結(jié)束{}".format(i))  
  
  
  
async def main():  
  
    tasks = [asyncio.create_task(job(i)) for i in range(10)]  
      
    res = await asyncio.gather(*tasks)  
  
  
if __name__ == '__main__':  
    asyncio.run(main())

程序返回：

協(xié)程任務(wù)執(zhí)行0  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行1  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行2  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行3  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行4  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行5  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行6  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行7  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行8  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行9  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束0  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束1  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束3  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束6  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束9  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束8  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束2  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束4  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束5  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束7

可以看到，Python協(xié)程工作的前提是，必須在同一個(gè)事件循環(huán)中，同時(shí)邏輯內(nèi)必須由用戶(hù)來(lái)手動(dòng)切換，才能達(dá)到“并發(fā)”的工作方式，假設(shè)，如果我們不手動(dòng)切換呢？

import asyncio  
import random  
  
async def job(i):  
  
    print("協(xié)程任務(wù)執(zhí)行{}".format(i))  
    print("協(xié)程任務(wù)結(jié)束{}".format(i))  
  
  
  
async def main():  
  
    tasks = [asyncio.create_task(job(i)) for i in range(10)]  
      
    res = await asyncio.gather(*tasks)  
  
  
if __name__ == '__main__':  
    asyncio.run(main())

程序返回：

協(xié)程任務(wù)執(zhí)行0  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束0  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行1  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束1  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行2  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束2  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行3  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束3  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行4  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束4  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行5  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束5  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行6  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束6  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行7  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束7  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行8  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束8  
協(xié)程任務(wù)執(zhí)行9  
協(xié)程任務(wù)結(jié)束9

一望而知，只要你不手動(dòng)切任務(wù)，它就立刻回到了“串行”的工作方式，同步的執(zhí)行任務(wù)，那么協(xié)程的意義在哪兒呢？

所以，歸根結(jié)底，Goroutine除了可以極大的利用系統(tǒng)多核資源，它還能幫助開(kāi)發(fā)者來(lái)切換協(xié)程任務(wù)，簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)者的工作，說(shuō)白了就是，不懂協(xié)程工作原理，也能照貓畫(huà)虎寫(xiě)go lang代碼，但如果不懂協(xié)程工作原理的前提下，寫(xiě)Python協(xié)程并發(fā)邏輯呢？恐怕夠嗆吧。

結(jié)語(yǔ)

綜上，Goroutine的工作方式，就是多個(gè)協(xié)程在多個(gè)線程上切換，既可以用到多核，又可以減少切換開(kāi)銷(xiāo)。但有光就有影，有利就有弊，Goroutine確實(shí)不需要開(kāi)發(fā)者過(guò)度參與，但這樣開(kāi)發(fā)者就少了很多自由度，一些定制化場(chǎng)景下，就只能采用單一的Goroutine手段，比如一些純IO密集型任務(wù)場(chǎng)景，像爬蟲(chóng)，你有多少cpu的意義并不大，因?yàn)閏pu老是等著你的io操作，所以Python這種協(xié)程工作方式在純IO密集型任務(wù)場(chǎng)景下并不遜色于Goroutine。

網(wǎng)站題目：并發(fā)與并行,同步和異步,Go lang1.18入門(mén)精煉教程，由白丁入鴻儒，Go lang并發(fā)編程之GoroutineEP13
文章鏈接：http://chinadenli.net/article14/dsoicge.html

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