Golang协程调度器剖析：从源码级别理解Goroutine调度

一、Golang协程调度器简介

Golang是一种新兴的编程语言，它被设计为一种高并发、高效率的编程语言。其中一个Golang的核心特性就是协程，也被称为Goroutine。Goroutine与传统线程相似，但是它们由轻量级的执行单元构成，并且使用协程调度器进行调度。这个协程调度器是Golang语言中非常重要的一部分，也是保证Golang高并发的重要组成部分。

在Golang协程调度器中，有一个重要的组件被称为调度器器，它可以控制Goroutine何时被创建、何时被销毁以及何时被切换。除此之外，调度器也能根据调度策略决定哪个Goroutine将被运行，以及Goroutine如何分配CPU时间片。本文将从源码级别分析Golang协程调度器是如何工作的。

二、Goroutine调度过程

Goroutine是Golang语言中非常有用的一部分，可以简化并发编程模型。协程调度器可以保证Goroutine的运行，并防止它们在同一时刻竞争CPU资源。在Golang中，调度器的主要职责是维护一个运行队列并动态地将Goroutine分配给CPU执行。

Golang的调度器使用一个分层的调度算法来决定哪个Goroutine需要运行。在运行队列中，有三种类型的队列：

- 全局队列：所有等待中的Goroutine都会先放入全局队列中。
- 本地队列：每个线程都有一个本地队列来保存需要执行的Goroutine。
- 执行队列：包含正在执行的Goroutine，它们会在CPU上运行。

在Golang协程调度器的工作过程中，有以下几个步骤：

- 新建Goroutine：当一个Goroutine被创建时，它会被加入全局队列。
- 创建执行线程：当Goroutine被创建时，Golang调度器会创建一个执行线程。这个执行线程被用来运行Goroutine。
- 执行Goroutine：执行线程从全局队列中获取Goroutine并将其调度到本地队列中。如果本地队列为空，则执行线程将从全局队列中获取新的Goroutine。
- 调度Goroutine：当Goroutine需要切换时，调度器将使用分层调度算法从全局队列和本地队列中选择下一个需要运行的Goroutine。
- 销毁Goroutine：当Goroutine运行结束时，调度器将销毁该Goroutine并释放该Goroutine所占用的资源。

三、Goroutine调度器源码分析

现在让我们来看看Golang协程调度器的源码。在Golang的runtime包中，有一个非常重要的文件被称为sched.go，它包含了Goroutine调度器的实现。

其中，最核心的函数是schedule函数，它的核心代码如下所示：

func schedule() {
    // Acquire the P.
    pp := acquirep()
    // Find a runnable goroutine
    gp := pp.runq.dequeue()
    // Release the P.
    releasep(pp)
    if gp == nil {
        // No runnable goroutines. Wait for one.
        ...
    }
    ...
}

在上面的代码中，schedule函数首先获取了一个P，然后从P的本地队列中弹出一个Goroutine。如果P的本地队列为空，则调度器会从全局队列中获取一个新的Goroutine并将其调度到P的本地队列中。最后，Goroutine将被分配到执行线程上执行。

此外，Goroutine的创建过程和销毁过程也非常重要。在Go语言中，Goroutine可以使用go关键字来创建，如下所示：

go foo()

这个关键字会将函数foo包装在一个Goroutine中并将其加入全局队列中。

当Goroutine运行结束时，Golang调度器负责将其销毁。在Goroutine结束时，调度器会调用goexit函数来结束Goroutine的执行。

总结

Golang协程调度器是Golang语言中非常重要的一部分，它能保证Goroutine的运行并防止它们在同一时刻竞争CPU资源。在Golang调度器的工作过程中，有以下几个步骤：新建Goroutine、创建执行线程、执行Goroutine、调度Goroutine和销毁Goroutine。

此外，Goroutine的创建过程和销毁过程也非常重要。Go语言中可以使用go关键字来创建Goroutine，而Goroutine的销毁则由Golang调度器负责。通过深入了解Golang协程调度器的工作原理，我们可以更好地理解Golang的并发模型，并优化我们的程序以提高性能。