Go语言基础之并发（Goroutine）

并发是编程里面一个非常重要的概念，Go语言在语言层面天生支持并发，这也是Go语言流行的一个很重要的原因。

并发与并行

并发：同一时间段内执行多个任务（我边微信和女朋友聊天边玩王者荣耀。我在自己复活阶段这个短暂的时间去回复一下微信消息。并不意味着我能在同一时刻玩游戏和陪女朋友）。

并行：同一时刻执行多个任务（我自己去玩王者荣耀时候。我写了一个智能聊天助手，它可以根据我和女朋友的聊天记录，自动生成，合适的消息并进行回复。如此，我便可以在玩游戏的同一时刻和女朋友聊天）。

可以看出在并行中，不止需要一个干活的人，对于操作系统来说，这个干活的人就是CPU。对于现代计算机来说多是多核，从而可以实现并行，而在单核时代的时间片轮换实质上是并发的串行在单核CPU上执行。

Go语言实现并发的方式

Go语言的并发通过goroutine实现。 goroutine类似于线程，属于用户态的线程，我们可以根据需要创建成千上万个goroutine并发工作。goroutine是由Go语言的运行时（runtime）调度完成，而线程是由操作系统调度完成。

Go语言还提供channel在多个goroutine间进行通信。 goroutine和channel是 Go 语言秉承的 CSP（Communicating Sequential Process）并发模式的重要实现基础。

goroutine的使用

Go语言中的goroutine就是这样一种机制，goroutine的概念类似于线程，但 goroutine是由Go的运行时（runtime）调度和管理的。Go程序会智能地将 goroutine 中的任务合理地分配给每个CPU。Go语言之所以被称为现代化的编程语言，就是因为它在语言层面已经内置了调度和上下文切换的机制。

简单将Goroutine归纳为协程并不合适，因为它运行时会创建多个线程来执行并发任务，且任务单元可被调度到其它线程执行。这更像是多线程和协程的结合体，能最大限度提升执行效率，发挥多核处理器能力。

package main

import (
	"fmt"
	"math/rand"
	"time"
)

func chat(who string) {
	for {
		n := rand.Int31n(5) //生成[0,5)的随机数
		switch n {
		case 0:
			fmt.Println(who, ",我想你了，你在干嘛？", who)
		case 1:
			fmt.Println(who, ",我想你了，我在和小可爱聊天呀")
		case 2:
			fmt.Println(who, ",你今天有什么有趣的跟我分享吗？")
		case 3:
			fmt.Println(who, ",哇啊,还是我的小可爱机智过人，比心")
		case 4:
			fmt.Println(who, ",亲爱的，你真漂亮")
		default:
			fmt.Println(who, ",I love you!!!")
		}
		time.Sleep(time.Second * 20)
	}
}
func main() {
	who := "girlFriend"
	go chat(who) //聊天机器人去聊天
	for {
		fmt.Println("我在王者峡谷") //沉迷于王者无法自拨
		time.Sleep(time.Second * 5)
	}
}

这里 go关键字就是让Go语言去启动一个goroutine。这个goroutine的执行流就是go关键字后面的函数。可能是由于妈妈没在家，我已经在王者峡谷玩hi了，不能让我一直沉迷于游戏，妈妈还是要出现的。

goroutine与线程

可增长的栈
OS线程（操作系统线程）一般都有固定的栈内存（通常为2MB）,一个goroutine的栈在其生命周期开始时只有很小的栈（典型情况下2KB），goroutine的栈不是固定的，他可以按需增大和缩小，goroutine的栈大小限制可以达到1GB，虽然极少会用到这个大。所以在Go语言中一次创建十万左右的goroutine也是可以的。

Go语言中的操作系统线程和goroutine的关系：

1. 一个操作系统线程对应用户态多个goroutine。
2. go程序可以同时使用多个操作系统线程。
3. goroutine和OS线程是多对多的关系，即m:n。

goroutine调度

GPM是Go语言运行时（runtime）层面的实现，是go语言自己实现的一套调度系统。区别于操作系统调度OS线程。

G: 代表一个goroutine对象，每次go调用的时候，都会创建一个G对象，它包括栈、指令指针以及对于调用goroutines很重要的其它信息，比如阻塞它的任何channel。
M：代表一个线程，每次创建一个M的时候，都会有一个底层线程创建；所有的G任务，最终还是在M上执行。
P：代表一个处理器，每一个运行的M都必须绑定一个P，就像线程必须在一个CPU核上执行一样，由P来调度G在M上的运行，P的个数就是GOMAXPROCS（最大256），启动时固定的，一般不修改；M的个数和P的个数不一定一样多（会有休眠的M或者不需要太多的M）（最大10000）；每一个P保存着本地G任务队列，也有一个全局G任务队列。

单从线程调度讲，Go语言相比起其他语言的优势在于OS线程是由OS内核来调度的，goroutine则是由Go运行时（runtime）自己的调度器调度的，这个调度器使用一个称为m:n调度的技术（复用/调度m个goroutine到n个OS线程）。 其一大特点是goroutine的调度是在用户态下完成的， 不涉及内核态与用户态之间的频繁切换，包括内存的分配与释放，都是在用户态维护着一块大的内存池， 不直接调用系统的malloc函数（除非内存池需要改变），成本比调度OS线程低很多。 另一方面充分利用了多核的硬件资源，近似的把若干goroutine均分在物理线程上， 再加上本身goroutine的超轻量，以上种种保证了go调度方面的性能。

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GOMAXPROCS
Go运行时的调度器使用GOMAXPROCS参数来确定需要使用多少个OS线程来同时执行Go代码。默认值是机器上的CPU核心数。例如在一个8核心的机器上，调度器会把Go代码同时调度到8个OS线程上（GOMAXPROCS是m:n调度中的n）。

Go语言中可以通过runtime.GOMAXPROCS()函数设置当前程序并发时占用的CPU逻辑核心数。

Go1.5版本之前，默认使用的是单核心执行。Go1.5版本之后，默认使用全部的CPU逻辑核心数。

runtime.GOMAXPROCS(3)