Go語言之goroutine

在談goroutine之前，我們先談談并發和并行。

一般的程序，如果沒有特別要求的話，是順序執行的，這樣的程序也容易編寫維護。但是隨著科技的發展、業務的演進，我們不得不變寫可以并行的程序，因為這樣有很多好處。

比如你在看文章的時候，還可以聽著音樂，這就是系統的并行，同時可以做多件事情，充分地利用計算機的多核，提升軟件運行的性能。

在操作系統中，有兩個重要的概念：一個是進程、一個是線程。當我們運行一個程序的時候，比如你的IDE或者QQ等，操作系統會為這個程序創建一個進程，這個進程包含了運行這個程序所需的各種資源，可以說它是一個容器，是屬于這個程序的工作空間，比如它里面有內存空間、文件句柄、設備和線程等。

那么線程是什么呢？線程是一個執行的空間，比如要下載一個文件，訪問一次網絡等。線程會被操作系統調用，來在不同的處理器上運行編寫的代碼任務，這個處理器不一定是該程序進程所在的處理。操作系統的調度是操作系統負責的，不同的操作系統可能會不一樣，但是對于我們程序編寫者來說，不用關心，因為對我們都是透明的。

一個進程在啟動的時候，會創建一個主線程，這個主線程結束的時候，程序進程也就終止了，所以一個進程至少有一個線程。這也是我們在main函數里，使用goroutine的時候，要讓主線程等待的原因，因為主線程結束了，程序就終止了，那么就有可能會看不到goroutine的輸出。

Go語言中并發指的是讓某個函數獨立于其他函數運行的能力，一個goroutine就是一個獨立的工作單元，Go的runtime（運行時）會在邏輯處理器上調度這些goroutine來運行，一個邏輯處理器綁定一個操作系統線程，所以說goroutine不是線程，它是一個協程，也是這個原因，它是由Go語言運行時本身的算法實現的。

這里我們總結下幾個概念：

當我們創建一個goroutine后，會先存放在全局運行隊列中，等待Go運行時的調度器進行調度。把他們分配給其中的一個邏輯處理器，并放到這個邏輯處理器對應的本地運行隊列中，最終等著被邏輯處理器執行即可。

這一套管理、調度、執行goroutine的方式稱之為Go的并發。并發可以同時做很多事情，比如有個goroutine執行了一半，就被暫停執行其他goroutine去了，這是Go控制管理的。所以并發的概念和并行不一樣，并行指的是在不同的物理處理器上同時執行不同的代碼片段，并行可以同時做很多事情；并發是同時管理很多事情，因為操作系統和硬件的總資源比較少，所以并發的效果要比并行好的多，使用較少的資源做更多的事情，也是Go語言提倡的。

Go的并發原理我們剛剛講了，那么Go的并行是怎樣的呢？其實答案非常簡單，多創建一個邏輯處理器就好了，這樣調度器就可以同時分配全局運行隊列中的goroutine到不同的邏輯處理器上并行執行。

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(2)
    go func(){
        defer wg.Done()
        for i:=1;i<100;i++ {
            fmt.Println("A:",i)
        }
    }()
    go func(){
        defer wg.Done()
        for i:=1;i<100;i++ {
            fmt.Println("B:",i)
        }
    }()
    wg.Wait()
}

這是一個簡單的并發程序。創建一個goroutine是通過go關鍵字的，其后跟一個函數或者方法即可。

這里的sync.WaitGroup其實是一個計數的信號量，使用它的目的是要main函數等待兩個goroutine執行完成后再結束，不然這兩個goroutine還在運行的時候，程序就結束了，看不到想要的結果。

sync.WaitGroup的使用也非常簡單，先是使用Add方法設置計算器為 2 ，每一個goroutine的函數執行完之后，就調用Done方法減 1 。Wait方法的意思是如果計數器大于 0 ，就會阻塞，所以main函數會一直等待兩個goroutine完成后，再結束。

我們運行這個程序，發現A和B前綴會交叉出現，并且每次運行的結果可能不一樣，這就是Go調度器調度的結果。

默認情況下，Go默認是給每個可用的物理處理器都分配一個邏輯處理器，因為我的電腦是 4 核的，所以上面的例子默認創建了 4 個邏輯處理器，所以這個例子中同時也有并行的調度，如果我們強制只使用一個邏輯處理器，我們再看看結果。

func main() {
    runtime.GOMAXPROCS(1)
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(2)
    go func(){
        defer wg.Done()
        for i:=1;i<100;i++ {
            fmt.Println("A:",i)
        }
    }()
    go func(){
        defer wg.Done()
        for i:=1;i<100;i++ {
            fmt.Println("B:",i)
        }
    }()
    wg.Wait()
}

設置邏輯處理器個數也非常簡單，在程序開頭使用runtime.GOMAXPROCS(1)即可，這里設置的數量是 1 。我們這時候再運行，會發現先打印A，再打印B。

這里我們不要誤認為是順序執行，這里之所以順序輸出的原因，是因為我們的goroutine執行時間太短暫了，還沒來得及切換到第 2 個goroutine，第 1 個goroutine就完成了。這里我們可以把每個goroutine的執行時間拉長一些，就可以看到并發的效果了，這里不再示例了，大家自己試試。

對于邏輯處理器的個數，不是越多越好，要根據電腦的實際物理核數。如果不是多核的，設置再多的邏輯處理器個數也沒用。如果需要設置的話，一般我們采用如下代碼設置。

runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU())

所以對于并發來說，就是Go語言本身自己實現的調度；對于并行來說，是和運行的電腦的物理處理器的核數有關的，多核就可以并行并發，單核只能并發了。