Goroutine与Channel

Goroutine是什么

Golang的一大特色就是他原生支持高并发。高并发这件事，即使是慢如Python也是可以应付的，为什么Golang在这方面如此“出彩”呢。

因为他从关键字层面实现了多协程开发。

实现并发的一大因素就是Goroutine，在一个Go程序中，我们如何创建一个Goroutine呢，非常简单

go f()

就这样，我们创建了一个Goroutine，值得注意的是，Goroutine不同于传统意义上的线程或是协程，他兼顾了两者的优点。

Goroutine 的调度原理

Goroutine 的调度由 Go 语言的运行时 (runtime) 负责，这种调度机制通常被称为 M

模型。

M模型：这种模型指的是 M 个 Goroutine 运行在 N 个操作系统线程上。Go 语言的运行时通过调度器将多个 Goroutine 映射到少量的系统线程上运行，从而实现高效的并发处理。

具体实现细节

Goroutine:
- 每个 Goroutine 都有自己的栈空间，初始栈很小（通常是 2KB），并且可以根据需要动态增长。这使得 Goroutine 相比于传统线程更加轻量，不会浪费大量的内存。
P (Processor):
- Go 运行时引入了“P”的概念，表示逻辑处理器。P 是运行 Goroutine 所需的资源，它管理了 Goroutine 队列。在默认情况下，P 的数量等于可用 CPU 核心数，可以通过环境变量 GOMAXPROCS 设置。
- 每个 P 都会被绑定到一个操作系统线程上，当线程运行时，P 会从自己的 Goroutine 队列中取出 Goroutine 执行。
M (Machine):
- M 代表一个操作系统线程，负责执行 P 上的 Goroutine。每个 M 只能绑定一个 P，但 P 可以切换绑定到不同的 M 上。
- 当 M 运行一个 Goroutine 时，如果 Goroutine 因为系统调用或其他原因阻塞，P 会解除与该 M 的绑定，并寻找一个空闲的 M 来继续运行队列中的其他 Goroutine。
调度器:
- Go 的调度器负责管理 G (Goroutine), P (Processor), 和 M (Machine) 之间的关系。当一个 Goroutine 被创建时，它会被放入到 P 的本地队列中。调度器定期检查并决定哪个 Goroutine 应该被运行，以及如何将 P 和 M 进行最优匹配。
- 当一个 Goroutine 阻塞时，调度器会尝试将其他的 Goroutine 安排到不同的线程上执行，避免 CPU 闲置。
抢占式调度:
- Goroutine 的调度是抢占式的，这意味着运行时可以在合适的时间点强制中断 Goroutine 的执行并调度其他的 Goroutine 运行。Go 运行时会定期检查 Goroutine 的运行时间，如果某个 Goroutine 运行过久，就会被强制挂起以便其他 Goroutine 获得执行机会。

Goroutine的好处

在其他语言，我们要实现高并发，那就比如要手动调整线程，协程的运行逻辑，或者引入相关的库，耗时耗力而且效果不一定是最好。Goroutine的调度细节完全由运行时决定，大大降低了调度难度，而且由于是原生支持的，效率还更高

Channel

Go 语言中的通道（channel）是用于在不同的 goroutine 之间进行通信和同步的核心机制。可以理解为一个管道，信息可以从管道的这一头传送到管道的另一头。在Golang里面强调每个Goroutine之间应该采用互相发消息的形式而不是共享内存的形式

通道的实现涉及到复杂的底层数据结构和同步原语。以下是对 Go 语言中通道实现的简要概述：

通道的基本概念

无缓冲通道：发送操作会阻塞，直到有接收操作为止，反之亦然。
带缓冲通道：发送操作在缓冲区未满时不会阻塞，接收操作在缓冲区非空时不会阻塞

Example

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    ch := make(chan int, 2) // 创建一个带缓冲的通道

    // 启动一个发送者 goroutine
    go func() {
        for i := 0; i < 5; i++ {
            ch <- i
            fmt.Println("Sent:", i)
            time.Sleep(time.Second)
        }
        close(ch) // 关闭通道
    }()

    // 启动一个接收者 goroutine
    go func() {
        for v := range ch {
            fmt.Println("Received:", v)
        }
    }()

    // 等待一段时间，确保所有操作完成
    time.Sleep(10 * time.Second)
}