一文了解Go 并發(fā)與并行
Go語言,由Google的Robert Griesemer、Rob Pike和Ken Thompson于2009年開發(fā),是一種靜態(tài)類型、垃圾回收、多線程并發(fā)的編程語言。Go語言的設(shè)計目標是簡單、高效、易于使用。它的并發(fā)模型非常強大,可以輕松地處理大量并發(fā)任務(wù),這使得Go語言成為現(xiàn)代高性能并發(fā)應(yīng)用的理想選擇。
在Go語言(Golang)中,并發(fā)(Concurrency)和并行(Parallelism)是兩個既有聯(lián)系又有所區(qū)別的概念
并發(fā)(Concurrency)
并發(fā)指的是在一段時間內(nèi),多個任務(wù)能夠開始、執(zhí)行和完成,這些任務(wù)在宏觀上看起來是同時進行的,盡管在微觀層面上它們可能并不是真正的同時執(zhí)行。Go語言通過goroutines(輕量級線程)和channels(用于goroutines間通信的安全通道)來支持高效率的并發(fā)編程。并發(fā)的重點在于任務(wù)的組織和管理,使得即使在單個CPU核心上,也能通過時間切片和任務(wù)調(diào)度,給予用戶多個任務(wù)同時進行的錯覺。
并行(Parallelism)
并行則是指在物理上或邏輯上的多個處理器(或多核CPU)同時執(zhí)行多個任務(wù)。當程序能夠充分利用多核處理器的多個核心,使得不同的任務(wù)或任務(wù)的部分確實同時在不同的處理器上執(zhí)行,這就是并行。Go語言的運行時能夠自動利用多核處理器,使得當有足夠的goroutines需要運行時,它們可以被分配到不同的CPU核心上并行執(zhí)行,從而提升程序的執(zhí)行效率。
goroutine的實現(xiàn)原理
goroutine的實現(xiàn)原理主要依賴于Go語言的運行時(runtime)和調(diào)度器(scheduler)。當我們創(chuàng)建一個goroutine時,運行時會為其分配一個獨立的??臻g,并將其加入到調(diào)度器的運行隊列中。調(diào)度器會根據(jù)goroutine的優(yōu)先級和狀態(tài)(運行、休眠、阻塞等)來調(diào)度它們的執(zhí)行。
channel的實現(xiàn)原理
channel的實現(xiàn)原理主要依賴于Go語言的運行時和內(nèi)存模型。當我們創(chuàng)建一個channel時,運行時會為其分配一個緩沖區(qū),用于存儲數(shù)據(jù)。channel的讀寫操作是原子的,這意味著它們不會被中斷。當一個goroutine向channel中寫入數(shù)據(jù)時,運行時會將數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū),并通知其他goroutine。當一個goroutine從channel中讀取數(shù)據(jù)時,運行時會從緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù),并通知其他goroutine。
關(guān)系與區(qū)別
- 區(qū)別:并發(fā)關(guān)注的是任務(wù)的執(zhí)行方式和任務(wù)間的協(xié)作,能夠在單核或多核環(huán)境下工作,不保證任務(wù)絕對同時執(zhí)行。而并行關(guān)注的是任務(wù)的實際同時執(zhí)行,需要多核環(huán)境來實現(xiàn)。
- 聯(lián)系:并發(fā)是并行的基礎(chǔ),沒有并發(fā)就沒有并行。并發(fā)使得程序能夠在邏輯上分解為多個獨立執(zhí)行的單元,而并行則是在硬件層面實現(xiàn)這些單元的同時執(zhí)行,從而達到更高的性能。
for i := 1; i <= 10; i++ { go func() { fmt.Println("123") }() }
這段代碼展示了Go語言中并發(fā)的特性。for
循環(huán)與通過go
關(guān)鍵字啟動的goroutines之間是并發(fā)執(zhí)行的。具體分析如下:
并發(fā)性: 當
for
循環(huán)每次迭代時,它都會啟動一個新的goroutine并通過go func() {...}()
表達式。這意味著循環(huán)繼續(xù)進行下一次迭代時,剛啟動的goroutine幾乎立刻開始執(zhí)行,無需等待前一個goroutine完成。因此,這些goroutine的執(zhí)行是并發(fā)的——它們的執(zhí)行在時間上重疊,不過實際的執(zhí)行順序取決于Go運行時的調(diào)度策略和可用的處理器核心。并行性: 是否并行執(zhí)行(即是否同時在多個處理器核心上執(zhí)行)則取決于運行時環(huán)境和當前系統(tǒng)的負載。如果系統(tǒng)有多個處理器核心且goroutines的數(shù)量足夠多以至于它們不能全部在一個核心上高效執(zhí)行,Go的調(diào)度器可能會將這些goroutine分布在不同的核心上并行執(zhí)行。然而,對于這段特定的代碼,由于goroutine內(nèi)的工作非常輕(僅打印一個空字符串),并行收益不大,甚至可能全部在一個核心上順序快速執(zhí)行完,因為啟動goroutine和打印操作都非常快。
總結(jié)來說,這段代碼展示了并發(fā)執(zhí)行,而并行性取決于運行時的具體情況,但就這個簡單的示例而言,并行效果可能不明顯。
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