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Golang:线程 和 协程 的区别

作者:林冠宏 / 指尖下的幽灵

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目录

  • 前言
  • 协程
  • 协程的特点
    • 第 1第 2
    • 特点中的第 3 和 第 4 点
  • 和线程的整体对比

前言

国庆愉快各位,距离上次发文快两个月了,19年也快结束了。现在的总结更多是放在了草稿 而没有发出,这次详细分享下在 Go 中,线程和协程的区别及其关系

协程

协程,英文名Coroutine。但在 Go 语言中,协程的英文名是:gorutine。它常常被用于进行多任务,即并发作业。没错,就是多线程作业的那个作业。

虽然在 Go 中,我们不用直接编写线程之类的代码来进行并发,但是 Go 的协程却依赖于线程来进行。

下面我们来看看它们的区别。

线程的基础介绍,这里请自行网上搜索文章,因为关于线程的优秀介绍文章已经很多。

协程的特点

这里先直接列出线程的特点,然后从例子中进行解析。

  1. 多个协程可由一个或多个线程管理,协程的调度发生在其所在的线程中。
  2. 可以被调度,调度策略由应用层代码定义,即可被高度自定义实现。
  3. 执行效率高。
  4. 占用内存少。

上面第 1第 2

我们来看一个例子:

func TestGorutine(t *testing.T) {
	runtime.GOMAXPROCS(1)  // 指定最大 P 为 1,从而管理协程最多的线程为 1 个
	wg := sync.WaitGroup{} // 控制等待所有协程都执行完再退出程序
	wg.Add(2)
	// 运行一个协程
	go func() {
		fmt.Println(1)
		fmt.Println(2)
		fmt.Println(3)
		wg.Done()
	}()

	// 运行第二个协程
	go func() {
		fmt.Println(65)
		fmt.Println(66)
		// 设置个睡眠,让该协程执行超时而被挂起,引起超时调度
		time.Sleep(time.Second)
		fmt.Println(67)
		wg.Done()
	}()
	wg.Wait()
}
复制代码

上面的代码片段跑了两个协程,运行后,观察输出的顺序是交错的。可能是:

65
66
1
2
3
67
复制代码

意味着在执行协程A的过程中,可以随时中断,去执协程行B,协程B也可能在执行过程中中断再去执行协程A。

看起来协程A 和 协程B 的运行像是线程的切换,但是请注意,这里的 A 和 B 都运行在同一个线程里面。它们的调度不是线程的切换,而是纯应用态的协程调度

关于上述代码中,为什么要指定下面两行代码?

runtime.GOMAXPROCS(1)
time.Sleep(time.Second)
复制代码

这需要您去看下 Go 的协程调度入门基础,请看我之前的另外一篇调度分析文章:

Go 的协程调度机制

如果不设置 runtime.GOMAXPROCS(1),那么程序将会根据操作系统的 CPU 核数而启动对应数量的 P,导致多个 M,即线程的启动。那么我们程序中的协程,就会被分配到不同的线程里面去了。为了演示,故设置数量 1,使得它们都被分配到了同一个线程里面,存于线程的协程队列里面,等待被执行或调度。

协程特点中的第 3 和 第 4 点。

  1. 执行效率高。
  2. 占用内存少。

因为协程的调度切换不是线程切换,而是由程序自身控制,因此,没有线程切换的开销,和多线程比,线程数量越多,协程的性能优势就越明显。调度发生在应用态而非内核态。

内存的花销,使用其所在的线程的内存,意味着线程的内存可以供多个协程使用。

其次协程的调度不需要多线程的锁机制,因为只有一个线程,也不存在同时写变量冲突,所以执行效率比多线程高很多。

和线程的整体对比

比较的点 线程 协程
数据存储 内核态的内存空间 一般是线程提供的用户态内存空间
切换操作 操作最终在内核层完成,应用层需要调用内核层提供的 syscall 底层函数 应用层使用代码进行简单的现场保存和恢复即可
任务调度 由内核实现,抢占方式,依赖各种锁 由用户态的实现的具体调度器进行。例如 go 协程的调度器
语音支持程度 绝大部分编程语言 部分语言:Lua,Go,Python ...
实现规范 按照现代操作系统规范实现 无统一规范。在应用层由开发者实现,高度自定义,比如只支持单线程的线程。不同的调度策略,等等

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