Go语言 goroutine

一、概念介绍

Go 语言是原生支持语言级并发的，这个并发的最小逻辑单元就是 goroutine。goroutine 就是 Go 语言提供的一种用户态线程，当然这种用户态线程是跑在内核级线程之上的。当我们创建了很多的 goroutine，并且它们都是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。这与其他语言大不一样，不像以前我们要用 Thread 库来新建线程，还要用线程安全的队列库来共享数据。

一般的程序，如果没有特别的要求的话，是顺序执行的，这样的程序也容易编写维护。但是随着科技的发展、业务的演进，我们不得不变写可以并行的程序，因为这样有很多好处。比如你在看文章的时候，还可以听着音乐，这就是系统的并行，同时可以做多件事情，充分的利用计算机的多核，提升的软件运行的性能。

在操作系统中，有两个重要的概念：一个是进程、一个是线程。当我们运行一个程序的时候，比如你的 IDE 或者 QQ 等，操作系统会为这个程序创建一个进程，这个进程包含了运行这个程序所需的各种资源，可以说它是一个容器，是属于这个程序的工作空间，比如它里面有内存空间、文件句柄、设备和线程等等。

线程是一个执行的空间，比如要下载一个文件，访问一次网络等。线程会被操作系统调用，来在不同的处理器上运行编写的代码任务，这个处理器不一定是该程序进程所在的处理。操作系统过的调度是操作系统负责的，不同的操作系统可能会不一样，但是对于我们程序编写者来说，不用关心，因为对我们都是透明的。

一个进程在启动的时候，会创建一个主线程，这个主线程结束的时候，程序进程也就终止了，所以一个进程至少有一个线程，这也是我们在 main 函数里，使用 goroutine 的时候，要让主线程等待的原因，因为主线程结束了，程序就终止了，那么就有可能会看不到 goroutine 的输出。

Go 语言中并发指的是让某个函数独立于其他函数运行的能力，一个 goroutine 就是一个独立的工作单元，Go 的 runtime（运行时）会在逻辑处理器上调度这些 goroutine 来运行，一个逻辑处理器绑定一个操作系统线程，所以说 goroutine 不是线程，它是一个协程，也是这个原因，它是由 Go 语言运行时本身的算法实现的。

总结下几个概念：

概念	说明
进程	一个程序对应一个独立程序空间
线程	一个执行空间，一个进程可以有多个线程
逻辑处理器	执行创建的 goroutine，绑定一个线程
调度器	Go 运行时中的，分配 goroutine 给不同的逻辑处理器
全局运行队列	所有刚创建的 goroutine 都会放到这里
本地运行队列	逻辑处理器的 goroutine 队列

这一套管理、调度、执行 goroutine 的方式称之为 Go 的并发。并发可以同时做很多事情，比如有个 goroutine 执行了一半，就被暂停执行其他 goroutine 去了，这是 Go 控制管理的。所以并发的概念和并行不一样，并行指的是在不同的物理处理器上同时执行不同的代码片段，并行可以同时做很多事情，而并发是同时管理很多事情，因为操作系统和硬件的总资源比较少，所以并发的效果要比并行好的多，使用较少的资源做更多的事情，也是 Go 语言提倡的。

以上所述是 Go 的并发原理，那么Go的并行是怎样的呢？其实答案非常简单，多创建一个逻辑处理器就好了，这样调度器就可以同时分配全局运行队列中的 goroutine 到不同的逻辑处理器上并行执行。

二、代码分析

看一下代码：

func main() {var wg  sync.WaitGroupwg.Add(2)go func() {defer wg.Done()for i:=1; i<100;i++  {fmt.Println("A:",i)}}()go func() {defer wg.Done()for i:=1; i<100;i++  {fmt.Println("B:",i)}}()wg.Wait()
}

这是一个简单的并发程序。创建一个 goroutine 是通过 go 关键字的，其后跟一个函数或者方法即可。

这里的 sync.WaitGroup 其实是一个计数的信号量，使用它的目的是要 main 函数等待两个 goroutine 执行完成后再结束，不然这两个 goroutine 还在运行的时候，程序就结束了，看不到想要的结果。

sync.WaitGroup 的使用也非常简单，先是使用 Add 方法设设置计算器为 2，每一个 goroutine 的函数执行完之后，就调用 Done 方法减 1。Wait 方法的意思是如果计数器大于 0，就会阻塞，所以 main 函数会一直等待 2 个 goroutine 完成后，再结束。

运行这个程序，会发现 A 和 B 前缀会交叉出现，并且每次运行的结果可能不一样，这就是 Go 调度器调度的结果。

默认情况下，Go 默认是给每个可用的物理处理器都分配一个逻辑处理器，因为我的电脑是 4 核的，所以上面的例子默认创建了 4 个逻辑处理器，因此这个例子中同时也有并行的调度，如果我们强制只使用一个逻辑处理器，我们再看看结果。

func main() {runtime.GOMAXPROCS(1)var wg  sync.WaitGroupwg.Add(2)go func() {defer wg.Done()for i:=1; i<100;i++  {fmt.Println("A:",i)}}()go func() {defer wg.Done()for i:=1; i<100;i++  {fmt.Println("B:",i)}}()wg.Wait()
}

设置逻辑处理器个数也非常简单，在程序开头使用 runtime.GOMAXPROCS(1) 即可，这里设置的数量是 1。这样就可以避免 A 和 B 交叉打印。

这里我们不要误认为是顺序执行，这里之所以顺序输出的原因，是因为我们的 goroutine 执行时间太短暂了，还没来得及切换到第 2 个 goroutine，第 1 个 goroutine 就完成了。这里我们可以把每个 goroutine 的执行时间拉长一些，就可以看到并发的效果了。

对于逻辑处理器的个数，不是越多越好，要根据电脑的实际物理核数，如果不是多核的，设置再多的逻辑处理器个数也没用，如果需要设置的话，一般我们采用如下代码设置。

runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU())

所以对于并发来说，就是 Go 语言本身自己实现的调度，对于并行来说，是和运行的电脑的物理处理器的核数有关的，多核就可以并行并发，单核只能并发了。

三、参考链接

https://www.flysnow.org/2017/04/11/go-in-action-go-goroutine.html
https://www.zhihu.com/question/20862617/answer/131341519