深入理解Golang协程并发模型

Golang是一门开发高并发系统的语言, 其并发模型主要是基于协程的, 协程是一种轻量级线程, 可以在不同的协程之间进行协作, 极大地提高了程序的并发性能和可靠性。本文将深入探讨Golang协程并发模型的实现方式和技术细节。

协程的概念

协程是一种比线程更轻量级的操作系统执行单位, 与线程相比, 协程有以下优点：

1、协程是用户级别的线程, 不需要操作系统进行上下文切换, 直接在用户态中切换, 切换速度极快。

2、协程的创建和撤销都由用户自己掌控, 操作简单, 灵活性更强。

3、协程之间的通讯由用户自己实现, 可以采用更高效的通讯方式, 如共享内存等。

Golang协程实现原理

Golang的协程实现方式主要是基于M:N的协程调度模型, 其中M表示操作系统线程, N表示Golang协程。Golang运行时会创建一组M线程, 每个M线程可以运行多个Goroutine协程, 当某个Goroutine被阻塞时, M线程会将协程从其本身的运行队列中移除, 并将其放入全局运行队列中。

当某个M线程的运行队列为空时, 会从全局运行队列中取出一个协程, 放入其自己的运行队列中进行调度。如果某个M线程处于忙碌状态, 那么Golang运行时会自动创建更多的M线程, 并将阻塞的协程分配给这些空闲的M线程, 以提高并发性能。

调度器的实现方式

Golang协程的调度器实现是Golang并发模型的核心, 调度器的的主要作用是将协程分配给不同的M线程进行调度。在Golang调度器中, 主要有如下几种调度技术：

1、抢占式调度

在Golang中, 协程是由调度器来进行调度的, 调度器会根据协程的优先级, 在M线程之间进行协程的切换。这种调度技术称为抢占式调度, 其中协程可以在任意时刻被中断, 转而被其他协程抢占。

2、非抢占式调度

非抢占式调度是一种不依赖于调度器的协程调度方式。在非抢占式调度中, 协程会自己主动放弃CPU的使用权, 然后让其他协程运行。这种调度方式不会发生协程的抢占, 可以减少上下文切换的开销。

3、多路复用调度

多路复用调度是一种将协程进行分离, 以提高系统并发度的技术。在多路复用调度中, 协程会被分配到不同的M线程中, 每个M线程只需要选择其中的一部分协程进行处理, 从而提高协程的并发度。

总结

Golang的协程并发模型是一种高效、灵活、易于开发的并发模型, 在处理高并发情况下有较为良好的性能表现。本文主要介绍了Golang协程的实现方式和调度器的技术细节, 这些知识可以帮助开发人员更好地理解和使用Golang并发模型。