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一文了解Go 并發(fā)與并行

更新時(shí)間：2024年05月15日 10:12:18 作者：比豬聰明

并發(fā)性和并行性是是兩個(gè)既有聯(lián)系又有所區(qū)別的概念,本文主要介紹了Go并發(fā)與并行,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

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(jì)目標(biāo)是簡(jiǎn)單、高效、易于使用。它的并發(fā)模型非常強(qiáng)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(gè)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(shí)間內(nèi)，多個(gè)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(shí)進(jìn)行的，盡管在微觀層面上它們可能并不是真正的同時(shí)執(zhí)行。Go語言通過goroutines（輕量級(jí)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(diǎn)在于任務(wù)的組織和管理，使得即使在單個(gè)CPU核心上，也能通過時(shí)間切片和任務(wù)調(diào)度，給予用戶多個(gè)任務(wù)同時(shí)進(jìn)行的錯(cuò)覺。

并行（Parallelism）

并行則是指在物理上或邏輯上的多個(gè)處理器（或多核CPU）同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。當(dāng)程序能夠充分利用多核處理器的多個(gè)核心，使得不同的任務(wù)或任務(wù)的部分確實(shí)同時(shí)在不同的處理器上執(zhí)行，這就是并行。Go語言的運(yùn)行時(shí)能夠自動(dòng)利用多核處理器，使得當(dāng)有足夠的goroutines需要運(yùn)行時(shí)，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(shí)現(xiàn)原理

goroutine的實(shí)現(xiàn)原理主要依賴于Go語言的運(yùn)行時(shí)(runtime)和調(diào)度器(scheduler)。當(dāng)我們創(chuàng)建一個(gè)goroutine時(shí)，運(yùn)行時(shí)會(huì)為其分配一個(gè)獨(dú)立的?？臻g，并將其加入到調(diào)度器的運(yùn)行隊(duì)列中。調(diào)度器會(huì)根據(jù)goroutine的優(yōu)先級(jí)和狀態(tài)(運(yùn)行、休眠、阻塞等)來調(diào)度它們的執(zhí)行。

channel的實(shí)現(xiàn)原理

channel的實(shí)現(xiàn)原理主要依賴于Go語言的運(yùn)行時(shí)和內(nèi)存模型。當(dāng)我們創(chuàng)建一個(gè)channel時(shí)，運(yùn)行時(shí)會(huì)為其分配一個(gè)緩沖區(qū)，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。channel的讀寫操作是原子的，這意味著它們不會(huì)被中斷。當(dāng)一個(gè)goroutine向channel中寫入數(shù)據(jù)時(shí)，運(yùn)行時(shí)會(huì)將數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)，并通知其他goroutine。當(dāng)一個(gè)goroutine從channel中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，運(yùn)行時(shí)會(huì)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(duì)同時(shí)執(zhí)行。而并行關(guān)注的是任務(wù)的實(shí)際同時(shí)執(zhí)行，需要多核環(huán)境來實(shí)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(gè)獨(dú)立執(zhí)行的單元，而并行則是在硬件層面實(shí)現(xiàn)這些單元的同時(shí)執(zhí)行，從而達(dá)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(dòng)的goroutines之間是并發(fā)執(zhí)行的。具體分析如下：

并發(fā)性: 當(dāng)for循環(huán)每次迭代時(shí)，它都會(huì)啟動(dòng)一個(gè)新的goroutine并通過go func() {...}()表達(dá)式。這意味著循環(huán)繼續(xù)進(jìn)行下一次迭代時(shí)，剛啟動(dòng)的goroutine幾乎立刻開始執(zhí)行，無需等待前一個(gè)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(shí)間上重疊，不過實(shí)際的執(zhí)行順序取決于Go運(yùn)行時(shí)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(shí)在多個(gè)處理器核心上執(zhí)行）則取決于運(yùn)行時(shí)環(huán)境和當(dāng)前系統(tǒng)的負(fù)載。如果系統(tǒng)有多個(gè)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(gè)核心上高效執(zhí)行，Go的調(diào)度器可能會(huì)將這些goroutine分布在不同的核心上并行執(zhí)行。然而，對(duì)于這段特定的代碼，由于goroutine內(nèi)的工作非常輕（僅打印一個(gè)空字符串），并行收益不大，甚至可能全部在一個(gè)核心上順序快速執(zhí)行完，因?yàn)閱?dòng)goroutine和打印操作都非?？臁?/p>

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(yùn)行時(shí)的具體情況，但就這個(gè)簡(jiǎn)單的示例而言，并行效果可能不明顯。

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