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并发编程【深度解剖】

news 来源：原创 2025/4/26 1:46:15

并发介绍

谈到并发，随之而来的就是那几个问题。并发 并行 线程 进程
注意！！！本篇文章更多用诙谐的语调讲解，为保证易于理解，不够官方正式，所以可以结合AI读本篇文章，并且本文是以 go语言 的角度来看问题的。(～￣▽￣)～，祝大家收获满满。

进程与线程

1、进程是程序在操作系统进行的一次操作过程
2、线程是进程的一个执行实体（线程就相当于进程派出的小兵，可以独立执行任务）
3、一个进程可以创建和撤销多个线程（可以同时派出多个小兵、也可以同时让士兵们撤退）

并发与并行

`并发` 相当于一群人喝一瓶饮料，但是只有一根吸管，于是乎大家轮流喝。
`并行` 相当于一群人喝一瓶饮料，但是大家富有了，于是又买了几根吸管，
这时大家可以一起喝。

并发：
在这里插入图片描述
并行：

线程与协程

1、线程与协程之间的关系，类似线程与协程之间的关系，在一个线程上可以跑多个协程。
2、由一个线程发起的协程，就像一个连队，共享一个堆空间(共享信息、如类、对象...等等)，
而每个线程又有独立的栈空间。

Goroutine特性

通信共享内存！
初次听到这个，你可能有点疑惑，啥是通信共享内存？
这里的 “内存” ，并不是大家明面意思上理解的，对同一片内存区域进行操作。
你可以简答的理解为旋转小火锅内的一盘菜，大家轮流拿着下火锅（通过channel实现）。
如果盘子里没菜了，那说明菜被吃完了，信息自然也就无法共享了。这里对标的是，Java、C++等一系列语言的“内存共享通信”，
他们才是对同一片内存区域进行操作，故需要进行繁琐的加锁去锁。

简单应用

只需要 go + 要调用的函数 即可（如下）。

func hello() {fmt.Println("Hello Goroutine!")
}
func main() {go hello() // go + 要调用的函数fmt.Println("main goroutine done!")
}

Goroutine调度

GPM是Go语言运行时（runtime）层面的实现，是go语言自己实现的一套调度系统。
区别于操作系统调度OS线程。
接下来详细解释一下GPM中，分别对应什么：

G：对应着一个goroutine协程，内部存着本goroutine的信息，以及与其绑定P的信息

P：P管理着一组goroutine队列，P里面会存储当前goroutine运行的上下文环境。

M：是Go运行时（runtime）对操作系统内核线程的虚拟。与内核线程一一映射。

接下来，这个这张图片可以更好的描述
在这里插入图片描述

优势

看到这里，相信大家已经看到go语言实现并发的优点。
其他语言要实现这一点，需要手搓一个线程池（进程、线程），但是go真正实现了通过一个gorountine走天下。
在这里插入图片描述

runtime包

runtime包在并发领域，具有代表性的三个函数。
在这里插入图片描述

runtime.Gosched()，让出CPU时间片，重新等待安排任务

runtime.Goexit()，退出当前协程

runtime.GOMAXPROCS，Go运行时的调度器使用GOMAXPROCS参数
来确定需要使用多少个OS线程来同时执行Go代码

当只设置一个核心的时候，并配合让权等待，就能完美实现，交替打印。

package mainimport ("fmt""runtime""time"
)func a() {for i := 1; i < 10; i++ {fmt.Println("A:", i)runtime.Gosched()}
}func b() {for i := 1; i < 10; i++ {fmt.Println("B:", i)runtime.Gosched()}
}func main() {runtime.GOMAXPROCS(1)go a()go b()time.Sleep(time.Second)
}

记忆犹新，记得当时我调代码遇到一个问题->我把runtime.Goexit()放在main函数中
结果报了一个死锁的问题。
What？？？main函数死锁干嘛？他又不是协程？？？就算是协程，也不因该死锁呀？？？
我记得当时学操作系统时，死锁的四大条件分别是：
1、互斥条件
2、请求和保持条件
3、不可剥夺条件
4、循环等待条件
可是这些都跟main函数中放runtime.Goexit()没关系呀？

在 Go 里，程序要结束，main 函数所在的 Goroutine 得正常返回。要是在 main 函数中调用 runtime.Goexit()，main 函数就不会正常返回，这会让 Go 运行时觉得程序还在运行。
要是除 main 函数的 Goroutine 之外没有其他活跃的 Goroutine 了，Go 运行时就会判定出现了死锁。这是因为程序既无法继续执行（无活跃的 Goroutine），又不能正常结束（main 函数未正常返回）。（正常的死锁就是这个条件）

扩展

深入了解runtime包，会发现其在go语言运行时，起着至关重要的作用
大家可以先尝试理解一下，下方这串文本

_rt0_amd64_linux (汇编入口)-> runtime.rt0_go (Go 入口)-> runtime.args (解析参数)-> runtime.osinit (初始化 OS 信息)-> runtime.schedinit (初始化调度器)-> 初始化堆、GC、P 等-> 创建主 Goroutine-> runtime.main()-> 执行所有 init()-> main.main()-> runtime.mstart (启动调度循环)

其实我想放出这段文本的根本原因，是因为我发现了一个好玩的东西。
go语言，执行程序的方式，很有趣。

在这里插入图片描述