这篇文章将为大家详细讲解有关如何在Golang中使用协程,文章内容质量较高,因此小编分享给大家做个参考,希望大家阅读完这篇文章后对相关知识有一定的了解。
Golang是谷歌开发的一种静态强类型,编译型,并发型,并具有垃圾回收功能的编程语言,其语法与C语言相近,但并不包括如枚举,异常处理,继承,泛型、断言,虚函数等功能。
一、Golang线程和协程的区别
备注:需要区分进程,线程(内核级线程),协程(用户级线程)三个概念。
进程,线程和协程之间概念的区别
对于进程,线程,都是有内核进行调度,有CPU时间片的概念,进行抢占式调度(有多种调度算法)
对于协程(用户级线程),这是对内核透明的,也就是系统并不知道有协程的存在,是完全由用户自己的程序进行调度的,因为是由用户程序自己控制,那么就很难像抢占式调度那样做到强制的CPU控制权切换到其他进程/线程,通常只能进行协作式调度,需要协程自己主动把控制权转让出去之后,其他协程才能被执行到。
goroutine和协程区别
本质上,goroutine就是协程。不同的是,Golang在运行时,系统调用等多方面对goroutine调度进行了封装和处理,当遇到长时间执行或者进行系统调用时,会主动把当前goroutine的CPU (p)转让出去,让其他goroutine能被调度并执行,也就是Golang从语言层面支持了协程。
Golang的一大特色就是从语言层面原生支持协程,在函数或者方法前面加去关键字就可创建一个协程。
其他方面的比较
<强> 1。内存消耗方面
每个goroutine(协程)默认占用内存远比Java, C的线程少。
goroutine: 2 kb
线程:8 mb
<强> 2。线程和goroutine切换调度开销方面
线程/goroutine切换开销方面,goroutine远比线程小
线程:涉及模式切换(从用户态切换到内核态),16个寄存器,电脑,SP……等寄存器的刷新等。
goroutine:只有三个寄存器的值修改- PC/SP/DX。
二,协程底层实现原理
线程是操作系统的内核对象,多线程编程时,如果线程数过的多,就会导致频繁的上下文切换,这些cpu时间是一个额外的耗费。
所以在一些高并发的网络服务器编程中,使用一个线程服务一个套接字连接是很不明智的。于是操作系统提供了基于事件模式的异步编程模型。用少量的线程来服务大量的网络连接和I/O操作。
但是采用异步和基于事件的编程模型,复杂化了程序代码的编写,非常容易出错。因为线程穿插,也提高排查错误的难度。
协程,是在应用层模拟的线程,他避免了上下文切换的额外耗费,兼顾了多线程的优点。简化了高并发程序的复杂度。举个例子,一个高并发的网络服务器,每一个套接字连接进的来,服务器用一个协程来对他进行服务。代码非常清晰。而且兼顾了性能。
那么,协程是怎么实现的呢?
他和线程的原理是一样的,当一个线程切换到b线程的时候,需要将一线程的相关执行进度压入栈,然后将b线程的执行进度出栈,进入b线程的执行序列。协程只不过是在应用层实现这一点。但是,协程并不是由操作系统调度的,而且应用程序也没有能力和权限执行cpu调度。怎么解决这个问题?
答案是,协程是基于线程的。内部实现上,维护了一组数据结构和n个线程,真正的执行还是线程,协程执行的代码被扔进一个待执行队列中,由这n个线程从队列中拉出来执行。这就解决了协程的执行问题。那么协程是怎么切换的呢?答案是:golang对各种io函数进行了封装,这些封装的函数提供给应用程序使用,而其内部调用了操作系统的异步io函数,当这些异步函数返回忙或家伙时,golang利用这个时机将现有的执行序列压栈,让线程去拉另外一个协程的代码来执行,基本原理就是这样,利用并封装了操作系统的异步函数。包括linux的epoll,选择和windows的iocp,事件等。
由于golang是从编译器和语言基础库多个层面对协程做了实现,所以,golang的协程是目前各类有协程概念的语言中实现的最完整和成熟的。十万个协程同时运行也毫无压力。关键我们不会这么写代码。但是总体而言,程序员可以在编写golang代码的时候,可以更多的关注业务逻辑的实现,更少的在这些关键的基础构件上耗费太多精力。
三,协程的历史以及特点
协程(协同程序)是在1963年由梅尔文·e·康威美国空军,贝德福德,马等人提出的一个概念,而且协程的概念是早于线程(线程)提出的。但是由于协程是非抢占式的调度,无法实现公平的任务调用。也无法直接利用多核优势,因此,我们不能武断地说协程是比线程更高级的技术。
