这是我参与「第五届青训营」笔记创作活动的第九天

Go 并发原理

CSP并发模型

Go实现了两种模式，一种就是传统的并发模式，多线程共享内存，就是java和c++一些语言的多线程开发。

另一种是CSP（communicating sequential processes）并发模型，也是Go语言推荐并且独有的。

传统的多线程开发，是以共享内存实现通讯。相反，CSP并发模型是以通信实现共享内存。

Go的CSP并发模型是通过goroutine和channel来实现的

两个goroutinue通过channel一传一收。这便是CSP并发模型的基本模式。

Go并发模型的实现原理

操作系统根据资源访问权限的不同分为内核态和用户态，内核态可以访问CPU资源、IO资源、内存资源等硬件资源，为上层应用提供最基本的资源。用户态必须调用系统函数、或shell脚本来调用内核提供的资源。

用户程序所创建的线程一般就是用户态的线程。

线程模型的实现，可以分为以下几种方式：

用户级线程模型

多个用户态的线程对应着一个内核线程，程序线程的创建、终止、切换或同步等都需要自身来完成

内核级线程模型

直接调用系统的内核线程，所有线程的创建、终止、切换、同步都由内核来完成。C++就是这一种。

两级线程模型

这种模型是介于用户级线程和内核级线程之间的一种模式，一个进程可以对应多个内核级线程，但是进程中的线程不和内核线程一一对应。这种线程模型会创建多个内核级线程，然后由自己创建用户级线程，自身的用户级线程由自己本身程序调度，内核级的线程交由操作系统去调用。

Go语言的线程模型就是这样一种特殊的二级线程模型，称作GMP。

用户空间线程和内核空间线程之间的映射关系有：N:1,1:1和M:N N:1是说，多个（N）始终在一个内核线程上跑，context上下文切换确实很快，但是无法真正的利用多核。 1：1是说，一个用户线程就只在一个内核线程上跑，这时可以利用多核，但是上下文switch很慢。 M:N是说， 多个goroutine在多个内核线程上跑，这个看似可以集齐上面两者的优势，但是无疑增加了调度的难度。

Go语言实现模型GMP

• G指的是goroutine，本质上是一种轻量级的线程，可以叫做协程。是由go runtime管理着，不是操作系统的概念
• M指的是Machine，一个M直接关联了一个内核线程。
• P指的是processor，代表了M所需的上下文环境，可以把它看做一个局部的调度器。它是实现从N:1到N:M映射的关键。最多由GOMAXPROCS。

三者的关系：

当一个goroutine创建后，会优先放到P本地队列中，最大能放256个，如果为空。如果不为空则会放到全局队列当中。M想要运行任务，就得获取P，从P的本地队列获取G，M运行G，G执行完之后，M会从P获得下个G，依次往复。M会从P的本地队列中获取G，也会从全局队列中获取G

M代表了一个内核线程，操作系统调度器会调度M在cpu核上执行。

单从线程调度讲，Go语言相较于其他语言的优势在于OS线程是由操作系统调度的，goroutine则是由go运行时自己调度的，完全是在用户态执行的，不涉及内核态和用户态的频繁切换，包括内存块的分配和释放，都是在用户态维护着一块大的内存池。成本比调用OS线程低的多。

另一方面，充分利用了多核的硬件资源，近似的把goroutine均分到物理线程上，再加上本身goroutine的超轻量级，保证了goroutine调度方面的性能。

参考博客：

i6448038.github.io/2017/12/04/… www.liwenzhou.com/posts/Go/co…