Golang1.7 Goroutine源码分析

最新推荐文章于 2025-05-06 18:58:19 发布

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#go语言 #golang #并行计算

本文深入分析了Golang 1.7中的Goroutine，对比了其与其他并发模型的区别，如Python的多进程、C++的多线程。Goroutine作为轻量级的并发单元，具有高效并行、栈管理和抢占式调度等特点。文章详细探讨了Goroutine的调度机制，包括M、P和G的概念，以及schedule、findrunnable等关键函数。此外，还介绍了Go如何通过runtime实现抢占式调度和栈管理，展示了Go在高并发和计算密集任务中的优势。

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一、 Golang简介

1.1概述

Golang语言是Google公司开发的新一代编程语言，简称Go语言，Go 是有表达力、简洁、清晰和有效率的。它的并行机制使其很容易编写多核和网络应用，而新奇的类型系统允许构建有弹性的模块化程序。 Go 编译到机器码非常快速，同时具有便利的垃圾回收和强大的运行时反射。而他最广为人知的特性便是语言层面上对多核编程的支持，他有简单的关键字go来实现并行，就像下面这样：

Go的并行单元并不是传统意义上的线程，线程切换需要很大的上下文，这种切换消耗了大量CPU时间，而Go采用更轻量的协程（goroutine）来处理，大大提高了并行度，被称为“最并行的语言”。最近引起容器技术浪潮的Docker就是Go写的。由于GC穿插在goroutine之中，但是本篇文章并不讨论GC相关内容，故略过GC，主要讨论goroutine的调度问题。本文针对的go版本是截止2016年6月29日最新的Go1.7。

1.2与其他并发模型的对比

Python等解释性语言采用的是多进程并发模型，进程的上下文是最大的，所以切换耗费巨大，同时由于多进程通信只能用socket通讯，或者专门设置共享内存，给编程带来了极大的困扰与不便；

C++等语言通常会采用多线程并发模型，相比进程，线程的上下文要小很多，而且多个线程之间本来就是共享内存的，所以编程相比要轻松很多。但是线程的启动和销毁，切换依然要耗费大量CPU时间；

于是出现了线程池技术，将线程先储存起来，保持一定的数量，来避免频繁开启/关闭线程的时间消耗，但是这种初级的技术存在一些问题，比如有线程一直被IO阻塞，这样的话这个线程一直占据着坑位，导致后面的任务排不到队，拿不到线程来执行；

而Go的并发较为复杂，Go采用了更轻量的数据结构来代替线程，这种数据结构相比线程更轻量，他有自己的栈，切换起来更快。然而真正执行并发的还是线程，Go通过调度器将goroutine调度到线程中执行，并适时地释放和创建新的线程，并且当一个正在运行的goroutine进入阻塞（常见场景就是等待IO）时，将其脱离占用的线程，将其他准备好运行的goroutine放在该线程上执行。通过较为复杂的调度手段，使得整个系统获得极高的并行度同时又不耗费大量的CPU资源。

1.3 Goroutine的特点

Goroutine的引入是为了方便高并发程序的编写。一个Goroutine在进行阻塞操作（比如系统调用）时，会把当前线程中的其他Goroutine移交到其他线程中继续执行，从而避免了整个程序的阻塞。

由于Golang引入了垃圾回收（gc），在执行gc时就要