go协程

Posted 2021-01-11 derekchen

一。并发&并行

一个应用程序  ---> 一个进程 ---> 运行在自己内存地址空间里的独立执行体 ---> 同一个内存地址空间的一起工作的多个线程

 

一个并发程序 ---> 多个线程来执行任务 ---> 某个时间点同时运行在多核或者多处理器 ---> 并发&并行

                                                       ---> 某个时间点同时运行在单个处理器     -----> 并发&不并行

 

并行是一种通过使用多处理器以提高速度的能力。所以并发程序可以是并行的，也可以不是。

 

公认的，使用多线程的应用难以做到准确，最主要的问题是内存中的数据共享，它们会被多线程以无法预知的方式进行操作，导致一些无法重现或者随机的结果（称作 竞态）

并发方式：

1.确定性的（明确定义排序）

2.非确定性的（加锁/互斥从而未定义排序）---> 竞态

不要使用全局变量或者共享内存，它们会给你的代码在并发运算的时候带来危险。

 

解决之道：

1.同步不同的线程，对数据加锁，这样同时就只有一个线程可以变更数据

2.有个被称作 Communicating Sequential Processes（顺序通信处理）（CSP, C. Hoare 发明的）

3.还有一个叫做 message passing-model（消息传递）（已经运用在了其他语言中，比如 Erlang）

 

二。go的协程

在 Go 中，应用程序并发处理的部分被称作 goroutines（协程）

协程 ---> 工作在相同的地址空间 ---> 共享内存的方式一定是同步的；这个可以使用 sync 包来实现(不推荐)

       ---> 使用 channels 来同步协程

特点：

1.使用少量的内存和资源：使用 4K 的栈内存就可以在堆中创建它们

2.对栈进行了分割，从而动态的增加（或缩减）内存的使用；栈的管理是自动的，但不是由垃圾回收器管理的，而是在协程退出后自动释放

3.协程可以运行在多个操作系统线程之间，也可以运行在线程之内

4.使用少量的操作系统线程就能拥有任意多个提供服务的协程，而且 Go 运行时可以聪明的意识到哪些协程被阻塞了，暂时搁置它们并处理其他协程

5.存在两种并发方式：确定性的（明确定义排序）和非确定性的（加锁/互斥从而未定义排序）。Go 的协程和通道理所当然的支持确定性的并发方式（例如通道具有一个 sender 和一个 receiver）

 

实现形式：

关键字 go 调用 ---> 一个函数或者方法 ---> 在当前的计算过程中开始一个同时进行的函数 ---> 在相同的地址空间中并且分配了独立的栈(栈分割)

协程的栈会根据需要进行伸缩，不出现栈溢出；开发者不需要关心栈的大小。当协程结束的时候，它会静默退出：用来启动这个协程的函数不会得到任何的返回值

 

三。go协程并行：

Go 默认没有并行指令，只有一个独立的核心或处理器被专门用于 Go 程序，不论它启动了多少个协程；所以这些协程是并发运行的，但他们不是并行运行的：同一时间只有一个协程会处在运行状态

在 gc 编译器下（6g 或者 8g）你必须设置 GOMAXPROCS 为一个大于默认值 1 的数值来允许运行时支持使用多于 1 个的操作系统线程，所有的协程都会共享同一个线程除非将 GOMAXPROCS 设置为一个大于 1 的数。当 GOMAXPROCS 大于 1 时，会有一个线程池管理许多的线程。通过 gccgo 编译器 GOMAXPROCS 有效的与运行中的协程数量相等。假设 n 是机器上处理器或者核心的数量。如果你设置环境变量 GOMAXPROCS>=n，或者执行 runtime.GOMAXPROCS(n)，接下来协程会被分割（分散）到 n 个处理器上。更多的处理器并不意味着性能的线性提升。有这样一个经验法则，对于 n 个核心的情况设置 GOMAXPROCS 为 n-1 以获得最佳性能，也同样需要遵守这条规则：协程的数量 > 1 + GOMAXPROCS > 1。

所以如果在某一时间只有一个协程在执行，不要设置 GOMAXPROCS！

还有一些通过实验观察到的现象：在一台 1 颗 CPU 的笔记本电脑上，增加 GOMAXPROCS 到 9 会带来性能提升。在一台 32 核的机器上，设置 GOMAXPROCS=8 会达到最好的性能，在测试环境中，更高的数值无法提升性能。如果设置一个很大的 GOMAXPROCS 只会带来轻微的性能下降；设置 GOMAXPROCS=100，使用 top 命令和 H 选项查看到只有 7 个活动的线程。

增加 GOMAXPROCS 的数值对程序进行并发计算是有好处的；

总结：GOMAXPROCS 等同于（并发的）线程数量，在一台核心数多于1个的机器上，会尽可能有等同于核心数的线程在并行运行。