Golang Goroutine和線(xiàn)程的區(qū)別 Golang，輕松學(xué)習(xí)

一、Golang Goroutine？

當(dāng)使用者分配足夠多的任務(wù)，系統(tǒng)能自動(dòng)幫助使用者把任務(wù)分配到 CPU 上，讓這些任務(wù)盡量并發(fā)運(yùn)作。這種機(jī)制在 Go語(yǔ)言中被稱(chēng)為 goroutine。

goroutine 是 Go語(yǔ)言中的輕量級(jí)線(xiàn)程實(shí)現(xiàn)，由 Go 運(yùn)行時(shí)（runtime）管理。Go 程序會(huì)智能地將 goroutine 中的任務(wù)合理地分配給每個(gè) CPU。

使用每一個(gè) go 關(guān)鍵字將會(huì)額外開(kāi)啟一個(gè)新的協(xié)程 goroutine

二、線(xiàn)程是什么？

線(xiàn)程（英語(yǔ)：thread）是操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行運(yùn)算調(diào)度的最小單位。它被包含在進(jìn)程之中，是進(jìn)程中的實(shí)際運(yùn)作單位。一條線(xiàn)程指的是進(jìn)程中一個(gè)單一順序的控制流，一個(gè)進(jìn)程中可以并發(fā)多個(gè)線(xiàn)程，每條線(xiàn)程并行執(zhí)行不同的任務(wù)。

三、調(diào)度的區(qū)別

1.線(xiàn)程調(diào)度

線(xiàn)程是系統(tǒng)調(diào)度的基本單位，線(xiàn)程作為調(diào)度與分配的基本單位，線(xiàn)程切換，僅需保存和設(shè)置少量寄存器的內(nèi)容，開(kāi)銷(xiāo)遠(yuǎn)小于進(jìn)程開(kāi)銷(xiāo)。但這種線(xiàn)程切換仍然需要一個(gè)完整的上下文切換：即保存一個(gè)線(xiàn)程的狀態(tài)到內(nèi)存，再恢復(fù)另外一個(gè)線(xiàn)程的狀態(tài)，最后更新調(diào)度器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。某種意義上，這種操作還是很慢的。

2.goroutine 調(diào)度

Go運(yùn)行的時(shí)候包涵一個(gè)自己的調(diào)度器，這個(gè)調(diào)度器使用一個(gè)稱(chēng)為一個(gè)M:N調(diào)度技術(shù)，m個(gè)goroutine到n個(gè)os線(xiàn)程（可以用GOMAXPROCS來(lái)控制n的數(shù)量），Go的調(diào)度器不是由硬件時(shí)鐘來(lái)定期觸發(fā)的，而是由特定的go語(yǔ)言結(jié)構(gòu)來(lái)觸發(fā)的，他不需要切換到內(nèi)核語(yǔ)境，所以調(diào)度一個(gè)goroutine比調(diào)度一個(gè)線(xiàn)程的成本低很多。
Goroutine協(xié)程是一種協(xié)作任務(wù)控制機(jī)制，Goroutine可以理解為一種Go語(yǔ)言的協(xié)程。同時(shí)它可以運(yùn)行在一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)程上。而Goroutine協(xié)程的切換一般由程序員在代碼中顯式控制。它避免了上下文切換的額外耗費(fèi)，兼顧了多線(xiàn)程的優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)化了高并發(fā)程序的復(fù)雜。

四、棧空間的區(qū)別

1.線(xiàn)程占用

每個(gè)OS的線(xiàn)程都有一個(gè)固定大小的棧內(nèi)存，通常是2MB，棧內(nèi)存用于保存在其他函數(shù)調(diào)用期間哪些正在執(zhí)行或者臨時(shí)暫停的函數(shù)的局部變量。這個(gè)固定的棧大小，如果對(duì)于goroutine來(lái)說(shuō)，可能是一種巨大的浪費(fèi)。
以 64位環(huán)境的 JVM 為例，會(huì)默認(rèn)固定為每個(gè)線(xiàn)程分配 1MB 棧空間，如果大小分配不當(dāng)，便會(huì)出現(xiàn)棧溢出的問(wèn)題。

2.goroutine 占用

- goroutine 所占用的內(nèi)存，均在棧中進(jìn)行管理 - goroutine 所占用的棧空間大小，由 runtime 按需進(jìn)行分配 goroutine在生命周期開(kāi)始只有一個(gè)很小的棧，典型情況是2KB, 在go程序中，一次創(chuàng)建十萬(wàn)左右的goroutine也不罕見(jiàn)（2KB*100,000=200MB）。而且goroutine的棧不是固定大小，它可以按需增大和縮小，最大限制可以到1GB。 goroutine 相較于線(xiàn)程更加輕量，關(guān)鍵點(diǎn)就在于棧空間的動(dòng)態(tài)分配，這樣便可以最大限度的利用內(nèi)存資源。

五、標(biāo)識(shí)的區(qū)別

1.線(xiàn)程標(biāo)識(shí)

在大部分支持多線(xiàn)程的操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言中，線(xiàn)程有一個(gè)獨(dú)特的標(biāo)識(shí)，通常是一個(gè)整數(shù)或者指針，這個(gè)特性可以讓我們構(gòu)建一個(gè)線(xiàn)程的局部存儲(chǔ)，本質(zhì)是一個(gè)全局的map，以線(xiàn)程的標(biāo)識(shí)作為鍵，這樣每個(gè)線(xiàn)程可以獨(dú)立使用這個(gè)map存儲(chǔ)和獲取值，不受其他線(xiàn)程干擾。

2.goroutine 標(biāo)識(shí)

goroutine中沒(méi)有可供程序員訪(fǎng)問(wèn)的標(biāo)識(shí)，原因是一種純函數(shù)的理念，不希望濫用線(xiàn)程局部存儲(chǔ)導(dǎo)致一個(gè)不健康的超距作用，即函數(shù)的行為不僅取決于它的參數(shù)，還取決于運(yùn)行它的線(xiàn)程標(biāo)識(shí)。

總結(jié)

Golang 通過(guò)復(fù)雜的協(xié)程操作來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的并發(fā)需求，golang是用戶(hù)線(xiàn)程與系統(tǒng)線(xiàn)程的對(duì)應(yīng)關(guān)系是多對(duì)多，既能利用多核cpu資源，也能盡可能減少上下文切換成本，代價(jià)是go需要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的goroutine調(diào)度機(jī)制。
相比于N:1時(shí)所有用戶(hù)線(xiàn)程對(duì)應(yīng)1個(gè)系統(tǒng)線(xiàn)程，無(wú)法利用多核cpu；1:1時(shí)1個(gè)用戶(hù)線(xiàn)程對(duì)應(yīng)一個(gè)系統(tǒng)線(xiàn)程，上下文切換成本高。通過(guò)復(fù)雜的調(diào)度實(shí)現(xiàn)N:N時(shí)，即能利用多核cpu資源，也能盡可能減少上下文切換成本，成為Go語(yǔ)言最為人知的特點(diǎn)，天生支持高并發(fā)與高效。