Go 協(xié)程（Goroutine）是 Go 語(yǔ)言提供的一種輕量級(jí)線程，由 Go 運(yùn)行時(shí)來(lái)管理。是與其他函數(shù)同時(shí)運(yùn)行的函數(shù)，它們是并發(fā)執(zhí)行代碼的基礎(chǔ)。

在函數(shù)調(diào)用前加上 go 關(guān)鍵字，這次調(diào)用就會(huì)在一個(gè)新的 goroutine 中并發(fā)執(zhí)行。當(dāng)被調(diào)用的函數(shù)返回時(shí)，這個(gè) goroutine 也自動(dòng)結(jié)束。

需要注意的是，如果這個(gè)函數(shù)有返回值，那么這個(gè)返回值會(huì)被丟棄。

Go 協(xié)程（Goroutine）之間通過(guò)通道（channel）進(jìn)行通信，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是多個(gè)協(xié)程之間通信的管道。通道可以防止多個(gè)協(xié)程訪問(wèn)共享內(nèi)存時(shí)發(fā)生資源爭(zhēng)搶的問(wèn)題。

啟動(dòng) Goroutine

要啟動(dòng)一個(gè)新的 Goroutine，只需要在函數(shù)調(diào)用前加上 go 關(guān)鍵字。例如：

這行代碼會(huì)啟動(dòng)一個(gè)新的 Goroutine 來(lái)執(zhí)行 myFunction。

Goroutine 的特性

• 輕量級(jí)：Goroutine 比傳統(tǒng)線程更輕量級(jí)。每個(gè) Goroutine 使用的內(nèi)存非常少，啟動(dòng)速度也更快。
• 調(diào)度：Goroutine 由 Go 運(yùn)行時(shí)管理和調(diào)度，而不是操作系統(tǒng)。
• 棧管理：Goroutine 的棧是動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)的，初始大小一般較?。ㄈ?2KB），但可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)擴(kuò)展，最大可達(dá) 1GB。

同步和通信

在 Go 中，同步和通信通常通過(guò)通道（channel）來(lái)實(shí)現(xiàn)。通道是 Go 語(yǔ)言提供的一種類型安全的通信機(jī)制。

創(chuàng)建通道

可以使用 make 函數(shù)創(chuàng)建通道：

發(fā)送和接收

使用 <- 操作符可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)：

// 發(fā)送數(shù)據(jù)到通道
ch <- 42
// 從通道接收數(shù)據(jù)
value := <-ch

帶緩沖的通道

創(chuàng)建帶緩沖的通道：

ch := make(chan int, 100)

這樣通道可以在不阻塞發(fā)送 Goroutine 的情況下緩沖一定數(shù)量的數(shù)據(jù)。

示例代碼

以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的 Goroutine 和通道的示例：

package main
import (
 "fmt"
 "time"
)

func worker(ch chan int) {
 for i := 0; i < 5; i++ {
 ch <- i
 time.Sleep(time.Second)
 }
 close(ch)
}

func main() {
 ch := make(chan int)
 go worker(ch)
 for val := range ch {
 fmt.Println(val)
 }
}

在這個(gè)例子中，worker 函數(shù)向通道 ch 發(fā)送數(shù)據(jù)，然后 main 函數(shù)從通道 ch 接收數(shù)據(jù)并打印。

Goroutines 和主程序

需要注意的是，如果主程序退出，所有未完成的 Goroutines 也會(huì)立即終止。因此，通常需要確保主程序等待所有 Goroutines 完成。例如，可以使用 sync.WaitGroup 來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)：

package main

import (
 "fmt"
 "sync"
)

func worker(wg *sync.WaitGroup, id int) {
 defer wg.Done()
 fmt.Printf("Worker %d starting\n", id)
 // 模擬工作
 time.Sleep(time.Second)
 fmt.Printf("Worker %d done\n", id)
}

func main() {
 var wg sync.WaitGroup
 for i := 1; i <= 5; i++ {
 wg.Add(1)
 go worker(&wg, i)
 }
 wg.Wait()
 fmt.Println("All workers done")
}

這個(gè)示例使用 sync.WaitGroup 來(lái)等待所有的 Goroutines 完成。wg.Add(1) 用于增加計(jì)數(shù)，wg.Done() 在 Goroutine 完成時(shí)減少計(jì)數(shù)，wg.Wait() 則阻塞直到所有的 Goroutines 完成。

協(xié)程、線程、進(jìn)程

協(xié)程、線程和進(jìn)程是并發(fā)和并行編程中的三種主要概念。它們有不同的特性和適用場(chǎng)景，以下是它們的主要區(qū)別：

進(jìn)程 (Process)

定義：

• 進(jìn)程是操作系統(tǒng)中資源分配的基本單位。
• 每個(gè)進(jìn)程都有自己的內(nèi)存空間、文件描述符和其他資源。

特點(diǎn)：

• 隔離性：進(jìn)程之間是相互獨(dú)立的，一個(gè)進(jìn)程的崩潰不會(huì)影響其他進(jìn)程。
• 開銷大：進(jìn)程之間切換的開銷較大，需要保存和恢復(fù)大量上下文信息。
• 通信復(fù)雜：進(jìn)程間通信（IPC，如管道、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存等）相對(duì)復(fù)雜。

適用場(chǎng)景：

• 適用于需要高度隔離和獨(dú)立運(yùn)行的任務(wù)。
• 適用于不同編程語(yǔ)言和不同平臺(tái)之間的并發(fā)處理。

線程 (Thread)

定義：

• 線程是進(jìn)程中的一個(gè)執(zhí)行單元，屬于進(jìn)程的一部分。
• 同一進(jìn)程中的線程共享該進(jìn)程的內(nèi)存和其他資源。

特點(diǎn)：

• 輕量級(jí)：相比進(jìn)程，線程的創(chuàng)建和切換開銷較小。
• 共享資源：同一進(jìn)程內(nèi)的線程可以直接訪問(wèn)共享的內(nèi)存和資源，但也因此帶來(lái)了同步問(wèn)題。
• 并發(fā)執(zhí)行：多個(gè)線程可以在多核 CPU 上并發(fā)執(zhí)行。

適用場(chǎng)景：

• 適用于需要并行處理的任務(wù)，如多線程服務(wù)器、并行計(jì)算等。
• 適用于需要頻繁切換和低開銷的場(chǎng)景。

協(xié)程 (Coroutine)

定義：

• 協(xié)程是一種用戶態(tài)的輕量級(jí)線程，也稱為微線程或纖程。
• 協(xié)程由程序自身管理調(diào)度，而不是操作系統(tǒng)。

特點(diǎn)：

• 更輕量級(jí)：協(xié)程的創(chuàng)建和切換開銷更小，因?yàn)椴簧婕皟?nèi)核態(tài)的切換。
• 協(xié)作式調(diào)度：協(xié)程通過(guò)顯式的讓出操作（如 yield）來(lái)切換，控制權(quán)由程序員掌握。
• 共享內(nèi)存：同一線程內(nèi)的協(xié)程可以共享內(nèi)存，但需要注意同步問(wèn)題。

適用場(chǎng)景：

• 適用于 I/O 密集型任務(wù)，如高并發(fā)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。
• 適用于需要大量并發(fā)但對(duì)并行性要求不高的場(chǎng)景，如爬蟲、異步編程等。

總結(jié)

• 進(jìn)程：資源隔離好，開銷大，適用于獨(dú)立運(yùn)行的任務(wù)。
• 線程：資源共享，開銷較小，適用于需要并行處理的任務(wù)。
• 協(xié)程：更輕量級(jí)，用戶態(tài)調(diào)度，適用于大量并發(fā)的 I/O 密集型任務(wù)。

各自的選擇主要取決于具體的應(yīng)用場(chǎng)景和性能需求。協(xié)程在現(xiàn)代編程中越來(lái)越受歡迎，尤其是在需要高并發(fā)和高效 I/O 操作的場(chǎng)景中。

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