曹大带我学 Go—— 迷惑的 goroutine 执行顺序

Posted 2021-06-22 qcrao

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了曹大带我学 Go—— 迷惑的 goroutine 执行顺序相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

你好，我是小X。

曹大最近开 Go 课程了，小X 正在和曹大学 Go。

这个系列会讲一些从课程中学到的让人醍醐灌顶的东西，拨云见日，带你重新认识 Go。

上一篇文章我们讲了 Go 调度的本质是一个生产-消费流程。

生产端是正在运行的 goroutine 执行 go func(){}() 语句生产出 goroutine 并塞到三级队列中去。

消费端则是 Go 进程中的 m 在不断地执行调度循环，从三级队列中拿到 goroutine 来运行。

生产-消费过程

今天我们来通过 2 个实际的代码例子来看看 goroutine 的执行顺序是怎样的。

第一个例子

首先来看第一个例子：

package main

import (
 "fmt"
 "runtime"
 "time"
)

func main() {
    runtime.GOMAXPROCS(1)
    for i := 0; i < 10; i++ {
        i := i
        go func() {
            fmt.Println(i)
        }()
    }

    var ch = make(chan int)
    <- ch
}

首先通过 runtime.GOMAXPROCS(1) 设置只有一个 P，接着创建了 10 个 goroutine，并分别打印出 i 值。你可以先想一下输出会是什么，再对着答案会有更深入的理解。

揭晓答案：

9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

goroutine 1 [chan receive]:
main.main()
        /home/raoquancheng/go/src/hello/main.go:16 +0x96
exit status 2

程序输出的 fatal error 是因为 main goroutine 正在从一个 channel 里读数据，而这时所有的 channel 都已经挂了，因此出现死锁。这里先忽略这个，只需要关注 i 输出的顺序：9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8。

我来解释一下原因：因为一开始就设置了只有一个 P，所以 for 循环里面“生产”出来的 goroutine 都会进入到 P 的 runnext 和本地队列，而不会涉及到全局队列。

每次生产出来的 goroutine 都会第一时间塞到 runnext，而 i 从 1 开始，runnext 已经有 goroutine 在了，所以这时会把 old goroutine 移动 P 的本队队列中去，再把 new goroutine 放到 runnext。之后会重复这个过程……

因此这后当一次 i 为 9 时，新 goroutine 被塞到 runnext，其余 goroutine 都在本地队列。

之后，main goroutine 执行了一个读 channel 的语句，这是一个好的调度时机：main goroutine 挂起，运行 P 的 runnext 和本地可运行队列里的 gorotuine。

而我们又知道，runnext 里的 goroutine 的执行优先级是最高的，因此会先打印出 9，接着再执行本地队列中的 goroutine 时，按照先进先出的顺序打印：0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8。

是不是非常有意思？

第二个例子

别急，我们再来看第 2 个例子：

package main

import (
 "fmt"
 "runtime"
 "time"
)

func main() {
    runtime.GOMAXPROCS(1)
    for i := 0; i < 10; i++ {
        i := i
        go func() {
            fmt.Println(i)
        }()
    }

    time.Sleep(time.Hour)
}

和第一个例子的不同之处是我们把读 channel 的代码换成 Sleep 操作。这一次，你还能正确回答 i 的输出顺序是什么吗？

我们直接揭晓答案。

当我们用 go1.13 运行时：

$ go1.13.8 run main.go

0
1
2
3
4
5
6
7
8

而当我们用 go1.14 及之后的版本运行时：

$ go1.14 run main.go

9
0
1
2
3
4
5
6
7
8

可以看到，用 go1.14 及之后的版本运行时，输出顺序和之前的一致。而用 go1.13 运行时，却先输出了 0，这又是什么原因呢？

这就要从 Go 1.14 修改了 timer 的实现开始说起了。

go 1.13 的 time 包会生产一个名字叫 timerproc 的 goroutine 出来，它专门用于唤醒挂在 timer 上的时间未到期的 goroutine；因此这个 goroutine 会把 runnext 上的 goroutine 挤出去。因此输出顺序就是：0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9。

而 go 1.14 把这个唤醒的 goroutine 干掉了，取而代之的是，在调度循环的各个地方、sysmon 里都是唤醒 timer 的代码，timer 的唤醒更及时了，但代码也更难看懂了。所以，输出顺序和第一个例子是一致的。