Golang 并发原理分析("深入解析Golang并发机制")

原创

ithorizon 6个月前 (10-20) 阅读数 10 #后端开发

深入解析Golang并发机制

一、引言

Go语言（Golang）是一种由Google开发的静态类型、编译型语言，以其简洁的语法和高效的并发模型而闻名。Golang的并发机制核心依赖性于其内置的goroutine和channel。本文将深入分析Golang的并发原理，帮助读者更好地领会其并发模型。

二、Golang并发基础

Golang的并发模型基于以下三个核心概念：goroutine、channel和sync包。

2.1 Goroutine

goroutine是Golang并发编型的基本单位，它是一种轻量级的线程。在Go语言中，使用关键字go来创建goroutine。当Go运行时，它会为每个goroutine分配一个线程，并在这些线程之间进行调度。goroutine相较于传统的线程，具有以下优点：

创建开销小：goroutine的创建和销毁开销远小于线程。

调度高效能高：goroutine的调度由Go运行时（runtime）负责，可以更高效地利用CPU资源。

简化并发编程：goroutine的并发模型促使并发编程更加简洁，开发者无需关注线程的创建、销毁和同步等繁复操作。

2.2 Channel

channel是Golang并发编程中的核心组件，用于goroutine之间的通信。channel可以看作是一个管道，通过它，goroutine可以发送和接收数据。channel分为两种类型：有缓冲channel和无缓冲channel。

2.3 Sync包

sync包提供了基本的同步原语，如Mutex、RWMutex、WaitGroup等，用于实现goroutine之间的同步。

三、Golang并发原理

下面将从以下几个方面分析Golang的并发原理。

3.1 调度器

Golang的调度器负责管理goroutine的创建、运行和销毁。调度器核心包括以下几个组件：

全局调度器：负责管理全局goroutine队列、网络轮询器等。

M：代表操作系统线程，负责执行goroutine。

P：代表处理器，负责管理goroutine的执行。

G：代表goroutine。

调度器的核心原理是：M与P一一绑定，P拥有一个G队列，M从P的G队列中获取G执行。

3.2 并发调度

Go运行时会选用系统的CPU核心数创建P的数量，默认情况下，P的数量等于CPU核心数。当有新的goroutine创建时，它会加入到全局goroutine队列中。调度器会从全局队列中取出goroutine，并将其分配到P的G队列中。P会为每个M分配一个G，M在执行G时，会阻塞在以下几种情况：

系统调用：M会阻塞在系统调用中，此时P会从M手中接管G，并尝试将其他G分配给其他M执行。

channel操作：当G进行channel操作时，如果操作无法立即完成，G会阻塞，调度器会将G从M手中接管，并尝试将其他G分配给其他M执行。

等待锁：当G尝试获取锁时，如果锁不可用，G会阻塞，调度器会将G从M手中接管，并尝试将其他G分配给其他M执行。

3.3 并发稳固

在Golang中，为了实现并发稳固，可以使用以下方法：

使用channel进行数据传递：通过channel传递数据，可以保证数据的一致性。

使用sync包提供的同步原语：如Mutex、RWMutex等，用于保护共享资源。

使用原子操作：通过原子操作，可以保证在多goroutine环境下对共享资源的操作不会产生竞态条件。

四、案例分析

下面通过一个简洁的例子，分析Golang的并发原理。


package main
import (
    "fmt"
    "sync"
)
func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(2)
    go func() {
        fmt.Println("goroutine 1")
        wg.Done()
    }()
    go func() {
        fmt.Println("goroutine 2")
        wg.Done()
    }()
    wg.Wait()
    fmt.Println("main goroutine")
}