在 Go 语言中，goroutine 可以被视作一种 协程（Coroutine） ，也常被称为 “绿色线程（Green Thread）” 。它们由 Go 的 runtime（运行时）进行管理和调度，并不是操作系统层面的线程。相比操作系统线程，goroutine 更加轻量，创建和切换的开销也更低，因此能够同时运行大量并发任务。
下面我们来分几个方面简要说明 goroutine 的原理和特点。
1. goroutine 和协程的关系
• 协程（Coroutine） 是一种用户态线程（或说更轻量的执行单元），它与操作系统内核线程（kernel thread）相比，不需要内核参与上下文切换。
• goroutine 就是 Go 为我们实现的协程机制，Go 程序中每创建一个 goroutine，都相当于创建了一个在用户态调度的轻量级线程。
因此，从概念上说，goroutine 就是 Go 语言对协程的一种具体实现。
2. Go 的调度模型（G-P-M 模型）
Go 语言 runtime 使用了一个 G-P-M 的调度模型，这三个字母代表了：
1. G（Goroutine） ：代表一个正在执行（或可执行）的 goroutine，包含其栈、程序计数器等执行上下文信息。
2. M（Machine） ：代表一个操作系统线程。Go runtime 最终还是要跑在 OS 线程之上，一个 M 就是一个真正的操作系统线程。
3. P（Processor） ：表示可执行 Go 代码的“处理器上下文”，包含运行所需的调度信息、队列等。它的数量通常由 GOMAXPROCS 决定（默认等于 CPU 核心数），也可以手动设置。
简化理解：
• 多个 goroutine（G）依附在若干个 P 之上，
• 多个 P 最终由若干个 OS 线程（M）来驱动执行。
• 当一个 goroutine 阻塞或执行完成后，runtime 就会把这个 goroutine 挂起或销毁，把处理器（P）让给其他的 goroutine 继续运行，从而实现并发。
很多人会疑惑：
• 既然 M 就是 OS 线程，那操作系统直接调度这些线程就好了，为什么还需要一个 P？
• 反过来也会想，既然有了 P，里面已经包含队列、上下文，那么为什么还需要 M 去执行？
P 里保存了本地队列、调度所需的一些结构、goroutine 列表等。
• 一个 P 可以同时让一个 goroutine 在 CPU 上运行；要想并行执行多个 goroutine，就需要多个 P。
• GOMAXPROCS 决定了默认的 P 的数量（通常与 CPU 核数相等），从而决定了程序能同时并行执行多少个 goroutine。
在运行时，一个 P 会绑定到一个 M（OS 线程） 上，形成“一个操作系统线程 + 一个调度器上下文”的组合。这样就可以让调度和执行相对独立：
1. 调度信息放在 P：
• P 拥有本地队列，记录可以在这个 CPU 核心上要跑的 goroutine 列表。
• P 还可能有一些性能优化策略，比如 work stealing（从其他 P 抢可执行的 goroutine）。
• 当一个 goroutine 运行完毕或被挂起，P 可以立刻切换到队列里下一个 goroutine 继续执行，不用切换 OS 线程。
2. 真正执行放在 M：
• P 负责调度、排队，但总得有 实体 去拿到 CPU 时间片来跑代码，这个实体就是操作系统线程 M。
• M 被操作系统调度上 CPU，执行 goroutine 中的代码。
• 如果 M 阻塞了，Go runtime 可以把这个 P“解绑”出来，再绑定到另一个空闲的 M，继续运行其他 goroutine。这样就不会因为一个阻塞把并发能力浪费掉。
换句话说，P 负责“我该跑哪些 goroutine、怎么排队”，M 负责“我把 CPU 时间拿来干活” 。如果没有 P，所有 goroutine 的管理、排队、调度逻辑都得塞进 M 自己，且难以灵活地切换到别的线程；如果没有 M，P 只是个纯调度结构，没有 OS 线程执行，goroutine 就跑不起来。
要理解这套设计，得先明白 Go runtime 想解决哪些问题，然后看一下 P 存在的意义 和 M 存在的意义 分别是什么。
这样做的好处是：
• 我们只需要关心如何启动 goroutine，不用关心底层如何分配 OS 线程；
• runtime 会根据实际的 CPU 核心数和任务情况进行动态调度，尽可能地让所有核心都被利用起来（并行），并且切换 goroutine 的成本比切换 OS 线程要低得多。
3. goroutine 为何“轻量”？
1. 初始栈很小
每个 goroutine 的初始栈大小只有几 KB（2KB 左右），相比操作系统线程动辄 MB 级别的栈空间要小很多。此外，goroutine 的栈会根据需要 动态扩容 或 收缩，而不需要像 OS 线程一样一次性分配大块内存。
2. 用户态调度
goroutine 的切换由 Go runtime 在用户态完成，不必进入内核态做上下文切换；同时操作系统也不需要为每个 goroutine 分配独立的线程控制块（TCB）。因此上下文切换速度更快、开销更小。
3. 同一个线程可以复用
当一个 goroutine 被阻塞（如 I/O），runtime 可以在同一个 OS 线程上调度另一个 goroutine 执行，而不是让线程空等。
4. goroutine 的运行机制
1. 启动 goroutine
只需要使用 go func() { ... } 语法，就可以创建一个新的 goroutine。Go runtime 会将这个 goroutine 放到待调度队列中，等待被分配到某个 P，再由 P 对应的 M（OS 线程）来执行。
2. 阻塞和切换
• 当 goroutine 遇到阻塞操作（比如文件 I/O 或网络 I/O），如果该操作是由 Go runtime 管理的，runtime 会把这个 goroutine 暂时挂起，把执行机会让给其他 goroutine。
• 如果遇到系统调用等无法被 runtime 直接“劫持”的场景，Go runtime 可能会新建或启用额外的 OS 线程，以保证不会让整个线程卡死。
3. 调度器工作
• 调度器会周期性地检查 goroutine，做出一些抢占或调度决策，比如 goroutine 是否长时间运行、是否阻塞等；
• 如果 goroutine 占用 CPU 太久，调度器也会进行 “抢占调度” （从 Go 1.14 开始更积极地引入抢占点），防止其他 goroutine 饥饿。
5. 对比其他模型
• 与操作系统线程
如果我们直接使用系统线程，每个线程都可能会被内核调度，创建和切换都更昂贵；Go 的 goroutine 允许我们用更低的成本创建海量并发任务。
• 与 Node.js 异步回调（事件驱动）
Node.js 是单线程事件循环，所有回调在同一个线程里调度，依靠事件或回调来实现并发 I/O。一旦有 CPU 密集型任务，会阻塞事件循环。而 Go 提供了多核并行能力（多个 M），对于 CPU 密集型或者大量并发的场景往往更具优势。
• 与协程库 / 协程语言
例如 Python 的 gevent、Lua 协程等，原理上都类似：在用户态维护任务切换，让编程像同步代码一样写异步逻辑。Go 语言将这一切集成在语言层面和 runtime 中，使用体验比较好，生态也成熟。
6. 小结
• goroutine 就是 Go 为我们提供的 协程 实现，通过 G-P-M 调度模型和 用户态线程 的方式，在保证易用性的前提下，极大提高了并发能力。
• 相比 OS 线程，goroutine 的创建和切换都更加轻量；
• Go runtime 会自动将 goroutine 映射到合适数量的 OS 线程上，并在其中进行调度。
也正是因为这套设计，Go 语言在构建 高并发、高可用 服务时有着天然的优势。
