一、基本概念

①并發(fā)、并行區(qū)分

1.概念

• 并發(fā)：同一時(shí)間段內(nèi)一個(gè)對(duì)象執(zhí)行多個(gè)任務(wù),充分利用時(shí)間
• 并行：同一時(shí)刻,多個(gè)對(duì)象執(zhí)行多個(gè)任務(wù)

2.圖解

類似于超市柜臺(tái)結(jié)賬,并行是多個(gè)柜臺(tái)結(jié)多個(gè)隊(duì)列,在計(jì)算機(jī)中是多核cpu處理多個(gè)go語言開啟的線程,并發(fā)是一個(gè)柜臺(tái)結(jié)賬多個(gè)隊(duì)列,在計(jì)算機(jī)中就是單核cpu處理多個(gè)任務(wù),搶奪時(shí)間片.

②從用戶態(tài)線程,內(nèi)核態(tài)線程闡述go與java并發(fā)的優(yōu)劣

1.用戶態(tài)線程、內(nèi)核態(tài)線程差異

• 用戶態(tài)：只能受限制的訪問內(nèi)存,且不允許訪問外圍設(shè)備,占用CPU資源可以被其他程序搶走。
• 內(nèi)核態(tài)：CPU可以訪問內(nèi)存所有數(shù)據(jù),包括外圍設(shè)備,例如硬盤網(wǎng)卡等,cpu可以將自己從一個(gè)程序切換到另一個(gè)程序

2.java與go并發(fā)差異：

java:

• java沒有規(guī)定具體使用什么線程,而是在不同形態(tài)的線程上進(jìn)行切換,會(huì)耗費(fèi)相當(dāng)?shù)馁Y源
• go是用戶態(tài)線程,資源耗費(fèi)較少，一個(gè)線程的棧體默認(rèn)為1M，并且需要運(yùn)行在JVM上

go:

• go語言并發(fā)通過,goroutine實(shí)現(xiàn)，屬于用戶態(tài)的線程,可以根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建成千上萬個(gè)goroutine，每個(gè)goroutine占用內(nèi)存大小會(huì)根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)生成,典型的大小為2kB可以按需求放大到1GB，在go語言中一次可以輕松創(chuàng)建十萬左右的goroutine,并且不依賴運(yùn)行環(huán)境。

②高并發(fā)為什么是Go語言強(qiáng)項(xiàng)？

1.歷史背景

Go語言產(chǎn)生較晚,在其產(chǎn)生之前就已經(jīng)有了多核cpu，所以設(shè)計(jì)者的理念就是將這門新的語言使用到多核cpu上支持更大數(shù)量級(jí)的并發(fā)

2.自身原因

    Go語言多并發(fā)底層實(shí)現(xiàn)使用的是協(xié)程,他占有更少的資源具有更快的執(zhí)行速度,占用的資源還會(huì)根據(jù) 任務(wù)量進(jìn)行擴(kuò)大或者縮小

③Go語言實(shí)現(xiàn)高并發(fā)底層GMP模型原理解析

1. G：
G是Goroutine的縮寫，在這里就是Goroutine的控制結(jié)構(gòu)，是對(duì)Goroutine的抽象。其中包括執(zhí)行的函數(shù)指令及參數(shù)；G保存的任務(wù)對(duì)象；線程上下文切換，現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)需要的寄存器(SP、IP)等信息。在 Go 語言中使用 runtime.g 結(jié)構(gòu)表示。

2. M:

表示操作系統(tǒng)線程也可以稱為內(nèi)核線程，由操作系統(tǒng)調(diào)度以及管理，調(diào)度器最多可以創(chuàng)建 10000 個(gè)線程，在 Go 語言中使用 runtime.m 結(jié)構(gòu)表示。（用戶線程與內(nèi)核線程的映射關(guān)系）

3. P:

調(diào)度各個(gè)goroutine，使他們之間協(xié)調(diào)運(yùn)行邏輯處理器，但不代表真正的CPU的數(shù)量，真正決定并發(fā)程度的是P，初始化的時(shí)候一般會(huì)去讀取GOMAXPROCS對(duì)應(yīng)的值，如果沒有顯示設(shè)置，則會(huì)讀取默認(rèn)值，在Go1.5之后GOMAXPROCS被默認(rèn)設(shè)置可用的核數(shù)，而之前則默認(rèn)為1，在 Go 語言中使用 runtime.p 結(jié)構(gòu)表示。

4.指定cpu線程個(gè)數(shù)

通過runtime.GOMAXPROCS()，可以指定P的個(gè)數(shù),如果沒有指定則默認(rèn)跑滿整個(gè)cpu

二、上代碼學(xué)會(huì)Go語言并發(fā)

①.開啟一個(gè)簡(jiǎn)單的線程

    開啟線程使用go+函數(shù)，以下案例要認(rèn)識(shí)到開啟多線程使用函數(shù)閉包可能會(huì)出現(xiàn)的問題

1.使用匿名函數(shù)開啟線程

//打印1-1000
?? ?for i := 0; i < 1000; i++ {
?? ??? ?go func() {
?? ??? ??? ?fmt.Println(i)
?? ??? ?}()
?? ?}
//這里使用了函數(shù)閉包
/*
打印結(jié)果
?? ?995
?? ?995
?? ?995
?? ?996
?? ?996
?? ?999
?? ?1000
?? ?1000
*/

2.出問題的原理：

匿名函數(shù)進(jìn)行操作時(shí)會(huì)將當(dāng)前環(huán)境內(nèi)的變量進(jìn)行閉包,由于啟動(dòng)線程需要一定時(shí)間在啟動(dòng)線程的時(shí)候i進(jìn)行了改變所以打印的時(shí)候會(huì)有許多值相同

②.動(dòng)態(tài)的關(guān)閉線程

1.為什么需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的關(guān)閉線程？

    在Go語言中如果不進(jìn)行動(dòng)態(tài)的關(guān)閉線程,那么有可能在子線程沒有執(zhí)行結(jié)束主線程就結(jié)束了，那樣的話會(huì)有 程序安全隱患,所以主線程不可以直接結(jié)束,應(yīng)作為后盾，直到所有線程都結(jié)束了才可以結(jié)束。

2.使用waitGroup

 waitGroup有三個(gè)方法常用：

• waitGroup.Add（）：使用wait計(jì)數(shù)器記1次數(shù)//將創(chuàng)建的線程數(shù)傳進(jìn)去
•  waitGroup.Done（）：wait計(jì)數(shù)器減1(放在被開啟線程的函數(shù)內(nèi))
• waitGroup.Wait（）：阻塞等待wait計(jì)數(shù)器值為零（放在主線程內(nèi)）

defer是在函數(shù)主體執(zhí)行完的時(shí)候執(zhí)行的代碼（可理解為延時(shí)執(zhí)行）

代碼如下：

package main

import (
?? ?"fmt"
?? ?"math/rand"
?? ?"sync"
?? ?"time"
)
// 定義一個(gè)waitGroup結(jié)構(gòu)體變量
var wg sync.WaitGroup

func f(i int) {
?? ?// 等到函數(shù)執(zhí)行完畢,會(huì)將waitGroup內(nèi)的計(jì)數(shù)器減一
?? ?defer wg.Done()
?? ?rand.Seed(time.Now().UnixNano())
?? ?time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(3)) * time.Second)
?? ?fmt.Println(i)
}
func main() {
?? ?for i := 0; i < 100; i++ {
?? ??? ?// 開啟一個(gè)線程就使用waitGroup記一次數(shù)
?? ??? ?wg.Add(1)
?? ??? ?go f(i)
?? ?}
?? ?// 阻塞等待waitGroup計(jì)數(shù)器為0
?? ?wg.Wait()
?? ?fmt.Println("hello")
}

總結(jié)：
Go語言的高并發(fā)奠定了其未來在高級(jí)語言中的地位,越來越多的用戶加入互聯(lián)網(wǎng)需要一個(gè)支持高并發(fā)語言的支持,億萬級(jí)電商秒殺,億萬級(jí)游戲用戶同時(shí)在線都離不開這樣的語言,所以Go語言一直被游戲后端、web后端項(xiàng)目開發(fā)者青睞。

到此這篇關(guān)于Go語言中的并發(fā)goroutine底層原理的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go語言中的并發(fā)goroutine內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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