Go语言之goroutine

在谈goroutine之前，我们先谈谈并发和并行。

一般的程序，如果没有特别要求的话，是顺序执行的，这样的程序也容易编写维护。但是随着科技的发展、业务的演进，我们不得不变写可以并行的程序，因为这样有很多好处。

比如你在看文章的时候，还可以听着音乐，这就是系统的并行，同时可以做多件事情，充分地利用计算机的多核，提升软件运行的性能。

在操作系统中，有两个重要的概念：一个是进程、一个是线程。当我们运行一个程序的时候，比如你的IDE或者QQ等，操作系统会为这个程序创建一个进程，这个进程包含了运行这个程序所需的各种资源，可以说它是一个容器，是属于这个程序的工作空间，比如它里面有内存空间、文件句柄、设备和线程等。

那么线程是什么呢？线程是一个执行的空间，比如要下载一个文件，访问一次网络等。线程会被操作系统调用，来在不同的处理器上运行编写的代码任务，这个处理器不一定是该程序进程所在的处理。操作系统的调度是操作系统负责的，不同的操作系统可能会不一样，但是对于我们程序编写者来说，不用关心，因为对我们都是透明的。

一个进程在启动的时候，会创建一个主线程，这个主线程结束的时候，程序进程也就终止了，所以一个进程至少有一个线程。这也是我们在main函数里，使用goroutine的时候，要让主线程等待的原因，因为主线程结束了，程序就终止了，那么就有可能会看不到goroutine的输出。

Go语言中并发指的是让某个函数独立于其他函数运行的能力，一个goroutine就是一个独立的工作单元，Go的runtime（运行时）会在逻辑处理器上调度这些goroutine来运行，一个逻辑处理器绑定一个操作系统线程，所以说goroutine不是线程，它是一个协程，也是这个原因，它是由Go语言运行时本身的算法实现的。

这里我们总结下几个概念：

当我们创建一个goroutine后，会先存放在全局运行队列中，等待Go运行时的调度器进行调度。把他们分配给其中的一个逻辑处理器，并放到这个逻辑处理器对应的本地运行队列中，最终等着被逻辑处理器执行即可。

这一套管理、调度、执行goroutine的方式称之为Go的并发。并发可以同时做很多事情，比如有个goroutine执行了一半，就被暂停执行其他goroutine去了，这是Go控制管理的。所以并发的概念和并行不一样，并行指的是在不同的物理处理器上同时执行不同的代码片段，并行可以同时做很多事情；并发是同时管理很多事情，因为操作系统和硬件的总资源比较少，所以并发的效果要比并行好的多，使用较少的资源做更多的事情，也是Go语言提倡的。

Go的并发原理我们刚刚讲了，那么Go的并行是怎样的呢？其实答案非常简单，多创建一个逻辑处理器就好了，这样调度器就可以同时分配全局运行队列中的goroutine到不同的逻辑处理器上并行执行。

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()
}

这是一个简单的并发程序。创建一个goroutine是通过go关键字的，其后跟一个函数或者方法即可。

这里的sync.WaitGroup其实是一个计数的信号量，使用它的目的是要main函数等待两个goroutine执行完成后再结束，不然这两个goroutine还在运行的时候，程序就结束了，看不到想要的结果。

sync.WaitGroup的使用也非常简单，先是使用Add方法设置计算器为 2 ，每一个goroutine的函数执行完之后，就调用Done方法减 1 。Wait方法的意思是如果计数器大于 0 ，就会阻塞，所以main函数会一直等待两个goroutine完成后，再结束。

我们运行这个程序，发现A和B前缀会交叉出现，并且每次运行的结果可能不一样，这就是Go调度器调度的结果。

默认情况下，Go默认是给每个可用的物理处理器都分配一个逻辑处理器，因为我的电脑是 4 核的，所以上面的例子默认创建了 4 个逻辑处理器，所以这个例子中同时也有并行的调度，如果我们强制只使用一个逻辑处理器，我们再看看结果。

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()
}

设置逻辑处理器个数也非常简单，在程序开头使用runtime.GOMAXPROCS(1)即可，这里设置的数量是 1 。我们这时候再运行，会发现先打印A，再打印B。

这里我们不要误认为是顺序执行，这里之所以顺序输出的原因，是因为我们的goroutine执行时间太短暂了，还没来得及切换到第 2 个goroutine，第 1 个goroutine就完成了。这里我们可以把每个goroutine的执行时间拉长一些，就可以看到并发的效果了，这里不再示例了，大家自己试试。

对于逻辑处理器的个数，不是越多越好，要根据电脑的实际物理核数。如果不是多核的，设置再多的逻辑处理器个数也没用。如果需要设置的话，一般我们采用如下代码设置。

runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU())

所以对于并发来说，就是Go语言本身自己实现的调度；对于并行来说，是和运行的电脑的物理处理器的核数有关的，多核就可以并行并发，单核只能并发了。