記雜||go的協(xié)程到GMP到CSP到context和鎖

本文類似于個人學習筆記不會面面俱到，需要讀者掌握一定基本知識。

線程是輕量級的進程，而協(xié)程是輕量級的線程。進程上下文切換開銷>線程（1~2微秒）>協(xié)程（0.2微秒），以java為例，每個線程都有程序計數(shù)器，虛擬機棧，本地方法棧（默認大小為1MB，創(chuàng)建時指定運行時不可更改）；而go的協(xié)程也有棧默認大小僅為2KB，并且運行時可以進行動態(tài)的擴容，僅從內存大小便可以看出協(xié)程的數(shù)量可以比進程大得多。

GMP模型

G指Goroutine既go的協(xié)程，M指線程（原生線程），P指邏輯處理器?？梢猿橄罄斫鉃镚通過P在M上得到運行。同時執(zhí)行的g<=p（默認為cpu數(shù)量）<=m（發(fā)生阻塞時可能新建，一般與p相等）

先講一下g0協(xié)程，g0是一種特殊的協(xié)程，每個M都有一個g0，主要作用是執(zhí)行協(xié)程調度的一系列代碼。g使用協(xié)作式+強占式調度，通常g運行結束后會主動退出調度，如果運行時間過長>10ms便會觸發(fā)強占式調度強制讓g退出調度，與m進行解綁，這時便進入到調度循環(huán)中（類似上下文切換），用戶協(xié)程g切換到g0，g0便負責執(zhí)行3個函數(shù)，schedule（處理具體的調度策略，選擇下一個執(zhí)行的g），execute（狀態(tài)轉移，綁定g和m），gogo（與操作系統(tǒng)有關函數(shù)），之后便重新切換到新的g上進行運行。

重點講schedule函數(shù)：如何找到下一個g，這便是P的主要作用，首先P中有一個runnext字段指向下一個要執(zhí)行的協(xié)程，新創(chuàng)建的g都會搶先放到這里，若為空，則去P內部長度為256的數(shù)組中尋找g，若仍為空，則去不限大小的全局隊列中獲取，通常會把（全局隊列中g / P數(shù)量，最多不能超過128）的g轉移到p的本地隊列中，若全局隊列仍未空，則去其他P中拿取一半的g放到自己的隊列中。注意每61次調度便會優(yōu)先在全局隊列中尋找g，防止過度饑餓。如果p的本地隊列滿了，則會拿取一半 128個g放到全局隊列中。

并且，如果在M執(zhí)行G時發(fā)生了文件IO導致阻塞等，P便會和M進行解綁，重新選擇可以的M或者新建，然后執(zhí)行P中剩余的g，直到g的阻塞結束，注意go對網絡IO進行了異步處理，并不會導致M阻塞，僅阻塞G，M便不會和P解綁，而是去執(zhí)行P的其他g，這么做的好處是如果線程阻塞會涉及到用戶態(tài)和內核態(tài)的切換過程耗時較長，反觀java，由于沒做這種用戶線程和原生線程的分離式設計，遇到線程相關操作便可能會進行內核態(tài)切換，而java的搶占式調度又讓切換變得更加頻繁。

g除了主動調度，搶占式調度外，在io或channel等阻塞時會進行被動調度，p會去尋找下一個g執(zhí)行。

CSP

CSP的思想及通過通信來共享內存，如果你了解java可以發(fā)現(xiàn)java主要是通過共享內存的方式來通信，如果發(fā)生并發(fā)安全問題則通過鎖等機制來解決。這倆個的區(qū)別可以理解為：go中協(xié)程a擁有資源A，而協(xié)程b想要獲取這個資源便在a和b之間架起通道channel，然后a通過channel將A發(fā)送給b；而在java中，a和b會共同使用內存中的資源A，誰想用便去訪問，如果同時需要則進行加鎖。線程間的通信方式不只有這兩種，java還有wait/notify等方式，而go也可以使用共享內存的方式。

channel的使用為基礎知識，這里不進行介紹，簡單介紹select：select可以幫助我們同時監(jiān)控多個通道，若同時面對多個可執(zhí)行通道，select會隨機選取一個來執(zhí)行。

通道底層為一個hchan結構體，有2個隊列，讀取和寫入的阻塞協(xié)程隊列，正常情況下一定有一個隊列為空，既如果有一個g1阻塞在讀隊列中，那么寫的g2便直接將數(shù)據(jù)傳遞給g1。如果為通道設置了緩沖區(qū)，則底層會創(chuàng)建一個設定類型的數(shù)組并實現(xiàn)了一個環(huán)形隊列，如果緩沖區(qū)未滿，寫入的g便會直接把數(shù)據(jù)寫入到緩沖區(qū)中不會進行阻塞。注意，g如果進入阻塞隊列也涉及到m和g解綁，m執(zhí)行p中其他的g的過程。

context

如果你不知道如何退出一個協(xié)程，那么就不要創(chuàng)建這個協(xié)程。

context的主要作用便是可以級聯(lián)終止，當父context退出時，使用子context便都會退出，而子context的退出不會影響到父context。通過context我們可以設置超時時間來更好的管理協(xié)程，同時他也內置了一個kv鍵值對，可以用來存放數(shù)據(jù)，但使用時需要謹慎，子context可以通過k得到父的v但是由于是一層一層的向上查找，查詢速度較慢。