关于进程线程和Go协程总结

导语

我们都知道Golang的最大特性就是Goroutine（协程）的设计，那究竟什么是协程呢？它和计算机中的进程和线程又有哪些区别呢？为什么协程可以同时并发，几乎不占内存，想必在你的心中有了类似这样很多的疑问，那么现在我们一起来看看这些是为什么吧。

进程和线程的说明

在了解协程之前，我们需要回顾一下计算机操作系统的知识

• 进程就是程序在操作系统中的依次执行过程，是系统进行资源分配和调度的基本单位。
• 线程是进程的一个执行实例，是程序执行的最小单元，它是比进程更小的能独立运行的基本单位
• 一个进程可以创建和销毁多个线程，同时一个进程中的多个线程可以并发执行
• 一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程
  为了更好的理解，我们画一张图：
  
  那么并发和并行又有啥区别呢？
• 多线程程序在单核上运行就是并发
• 多线程程序在多核上与运行就是并行

并发：在一个CPU上，比如说有10个线程，每个线程执行10毫秒（进行轮询）从我们的角度看，这10个线程似乎同时在循行，但是实际上某个时间点只有一个线程在运行，就是并发
并行：现在反过来，我们有10个CPU，有10个线程，这10个线程运行在不同的CPU上，互不干扰就是并行。

Go协程

了解了以上进程和线程、并发与并行，那么Go协程又是什么呢？在一个Go程序中，我们通常成main函数对应了我们的主线程，而在主线程，开辟的一个轻量级的线程则称之为协程。下面是Go协程的特点

• 独立的栈空间：所谓栈空间就是线程独有的，保存其运行状态和局部自动变量的
• 共享程序堆空间：大家共有的空间，用完需要及时的还给计算机。
• 调度由用户控制：用户可以任意控制线程间的切换。开启和结束
• 轻量级的线程：属于线程，不占用太多的CPU，但可以充分利用CPU，完成相应功能。

现在我们简单画一个主线程和协程的运行流程图来描述它们的关系

在上面的这个图中，可以可看到协程的运行是在主线程的控制下，因此若控制一个多个协程，就要学会阻塞的相关知识。因为Go的线程轻量级，属于逻辑态，所以可以轻松启动上万个协程，而向我们所熟知的C和Java的线程是属于内核态，往往几千个线程就会耗光CPU。

协程模型原理剖析

MPG模式介绍

一个G的执行需要P和M的支持，M与P关联后，就会形成一个有效的G运行环境：工作线程+上下文环境。

1. M为操作系统的主线程,又叫工作线程，用来关联上下文环境P，如果没有足够的工作线程，就会创建新的M
2. Go运行时会适时的让上下文环境P与不同的工作线程M建立连接或者断开，以使P中的可运行G即使获得运行时机。
3. 一个G代表一个Go协程goroutine，即go函数。go语句会被传递为内部函数newproc的调用。
   下面用图来做更详细的解释：
   
   在上面的这张图中我们可以看到程序有3个M，如果三个M都在一个cpu上就是我们所说的并发，不在同一个就是并行，三个M正在执行相关的G，但是不同的是，在相关G的后面有着不同数量的G正在等待。接着我们再看一张图
   
   仔细观察我们会发现原来M2的3个G跑到了M1下，其实在程序运行的过程中会发生阻塞，因此当M2出现阻塞，G就会找相应空闲的G，所以可以充分利用我们的线程，而不会造成资源浪费。如果这时M2不阻塞，就会归为空闲的G等待着被唤醒。

陷阱

你可能会发现并发的时候会出现相应的资源争夺问题，比如有一个数组，当协程1要去写入内容的时候，协程2要读内容，这样就会造成数组不知道要写还是读，数据会出现严重的不一致，因此在我们用协程去解决问题的时候，应该给我们的协程加上锁，这样就不会出现同一个资源出现争夺的情况，Go中同样也提供了管道，并且线程安全，来保障我们的资源不会出现争夺。

推荐阅读

• 开发环境搭建（持续更新中）
• RabbitMQ系列笔记介绍篇
• Golang中Modle包的使用
• goriila context深入学习笔记
• Go Context深入学习笔记
• 基于Nginx和Consul构建高可用及自动发现的Docker服务架构
• 关于log日志的深入学习笔记

---

本文欢迎转载，转载请联系作者，谢谢！

• 公众号【常更新】：陌无崖
• GitHub：https://github.com/yuwe1
• CSDN【看心情更新】: https://blog.csdn.net/weixin_40051278
• 博客地址【定期更新】：https://mowuya.cn/

---