一、goroutine简介
goroutine是go语言中最为NB的设计,也是其魅力所在,goroutine的本质是协程,是实现并行计算的核心。goroutine使用方式非常的简单,只需使用go关键字即可启动一个协程,并且它是处于异步方式运行,你不需要等它运行完成以后在执行以后的代码。
go func()//通过go关键字启动一个协程来运行函数
二、goroutine内部原理
概念介绍
在进行实现原理之前,了解下一些关键性术语的概念。
并发
一个cpu上能同时执行多项任务,在很短时间内,cpu来回切换任务执行(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),有时间上的重叠(宏观上是同时的,微观仍是顺序执行),这样看起来多个任务像是同时执行,这就是并发。
并行
当系统有多个CPU时,每个CPU同一时刻都运行任务,互不抢占自己所在的CPU资源,同时进行,称为并行。
进程
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)。
线程
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。
协程
协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时,将寄存器上下文和栈保存到其他地方,在切回来的时候,恢复先前保存的寄存器上下文和栈。因此,协程能保留上一次调用时的状态(即所有局部状态的一个特定组合),每次过程重入时,就相当于进入上一次调用的状态,换种说法:进入上一次离开时所处逻辑流的位置。线程和进程的操作是由程序触发系统接口,最后的执行者是系统;协程的操作执行者则是用户自身程序,goroutine也是协程。
调度模型简介
groutine能拥有强大的并发实现是通过GPM调度模型实现,下面就来解释下goroutine的调度模型。
M:M代表内核级线程,一个M就是一个线程,goroutine就是跑在M之上的;M是一个很大的结构,里面维护小对象内存cache(mcache)、当前执行的goroutine、随机数发生器等等非常多的信息
G:代表一个goroutine,它有自己的栈,instruction pointer和其他信息(正在等待的channel等等),用于调度。
P:P全称是Processor,处理器,它的主要用途就是用来执行goroutine的,所以它也维护了一个goroutine队列,里面存储了所有需要它来执行的goroutine
调度实现
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。
图中灰色的那些goroutine并没有运行,而是出于ready的就绪态,正在等待被调度。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(如何决定取哪个goroutine?)一个goroutine执行。
当一个OS线程M0陷入阻塞时(如下图),P转而在运行M1,图中的M1可能是正被创建,或者从线程缓存中取出。
如果没有拿到的话,它就把goroutine放在一个global runqueue里,然后自己睡眠(放入线程缓存里)。所有的P也会周期性的检查global runqueue并运行其中的goroutine,否则global runqueue上的goroutine永远无法执行。
三、使用goroutine
基本使用
设置goroutine运行的CPU数量,最新版本的go已经默认已经设置了。
num := runtime.NumCPU() //获取主机的逻辑CPU个数 runtime.GOMAXPROCS(num) //设置可同时执行的最大CPU数
使用示例
package main import ( "fmt" "time" ) func cal(a int , b int ) { c := a+b fmt.Printf("%d + %d = %d\n",a,b,c) } func main() {
for i :=0 ; i<10 ;i++{ go cal(i,i+1) //启动10个goroutine 来计算 } time.Sleep(time.Second * 2) // sleep作用是为了等待所有任务完成 } //结果 //8 + 9 = 17 //9 + 10 = 19 //4 + 5 = 9 //5 + 6 = 11 //0 + 1 = 1 //1 + 2 = 3 //2 + 3 = 5 //3 + 4 = 7 //7 + 8 = 15 //6 + 7 = 13
goroutine异常捕捉
当启动多个goroutine时,如果其中一个goroutine异常了,并且我们并没有对进行异常处理,那么整个程序都会终止,所以我们在编写程序时候最好每个goroutine所运行的函数都做异常处理,异常处理采用recover
package main import ( "fmt" "time" ) func addele(a []int ,i int) { defer func() { //匿名函数捕获错误 err := recover() if err != nil { fmt.Println("add ele fail") } }() a[i]=i fmt.Println(a) } func mai