golang 学习 （八）协程
一：?進程、線程 和 協程 之間概念的區別：
? ? ? ?對于?進程、線程，都是有內核進行調度，有 CPU 時間片的概念，進行?搶占式調度（有多種調度算法）
? ?（補充： 搶占式調度與非搶占（輪詢任務調度）區別在于搶占式調度可以因為優先級高的任務搶占cpu，而輪詢的不能）
對于?協程(用戶級線程)，這是對內核透明的，也就是系統并不知道有協程的存在，是完全由用戶自己的程序進行調度的，因為是由用戶程序自己控制，那么就很難像搶占式調度那樣做到強制的 CPU 控制權切換到其他進程/線程，通常只能進行?協作式調度，需要協程自己主動把控制權轉讓出去之后，其他協程才能被執行到。
goroutine 和協程區別:
本質上，goroutine 就是協程。?不同的是，Golang 在 runtime、系統調用等多方面對 goroutine 調度進行了封裝和處理，當遇到長時間執行或者進行系統調用時，會主動把當前 goroutine 的CPU (P) 轉讓出去，讓其他 goroutine 能被調度并執行，也就是 Golang 從語言層面支持了協程。Golang 的一大特色就是從語言層面原生支持協程，在函數或者方法前面加 go關鍵字就可創建一個協程。
其他方面的比較
1. 內存消耗方面
每個 goroutine (協程) 默認占用內存遠比 Java 、C 的線程少。
goroutine：2KB?
線程：8MB
2. 線程和 goroutine 切換調度開銷方面
線程/goroutine 切換開銷方面，goroutine 遠比線程小
線程：涉及模式切換(從用戶態切換到內核態)、16個寄存器、PC、SP...等寄存器的刷新等。
goroutine：只有三個寄存器的值修改 - PC / SP / DX.
二：?進程、線程 和 協程 之間概念的區別：?
線程是操作系統的內核對象，多線程編程時，如果線程數過多，就會導致頻繁的上下文切換，這些 cpu 時間是一個額外的耗費。所以在一些高并發的網絡服務器編程中，使用一個線程服務一個 socket 連接是很不明智的。于是操作系統提供了基于事件模式的異步編程模型。用少量的線程來服務大量的網絡連接和I/O操作。但是采用異步和基于事件的編程模型，復雜化了程序代碼的編寫，非常容易出錯。因為線程穿插，也提高排查錯誤的難度。
? 協程，是在應用層模擬的線程，他避免了上下文切換的額外耗費，兼顧了多線程的優點。簡化了高并發程序的復雜度。
舉個例子，一個高并發的網絡服務器，每一個socket連接進來，服務器用一個協程來對他進行服務。代碼非常清晰。而且兼顧了性能。
那么，協程是怎么實現的呢？
他和線程的原理是一樣的，當 a線程 切換到 b線程 的時候，需要將 a線程 的相關執行進度壓入棧，然后將 b線程 的執行進度出棧，進入 b線程 的執行序列。協程只不過是在 應用層 實現這一點。但是，協程并不是由操作系統調度的，而且應用程序也沒有能力和權限執行 cpu 調度。怎么解決這個問題？
答案是，協程是基于線程的。內部實現上，維護了一組數據結構和 n 個線程，真正的執行還是線程，協程執行的代碼被扔進一個待執行隊列中，由這 n 個線程從隊列中拉出來執行。這就解決了協程的執行問題。那么協程是怎么切換的呢？答案是：golang 對各種 io函數 進行了封裝，這些封裝的函數提供給應用程序使用，而其內部調用了操作系統的異步 io函數，當這些異步函數返回 busy 或 bloking 時，golang 利用這個時機將現有的執行序列壓棧，讓線程去拉另外一個協程的代碼來執行，基本原理就是這樣，利用并封裝了操作系統的異步函數。包括 linux 的 epoll、select 和 windows 的 iocp、event 等。
? 由于golang是從編譯器和語言基礎庫多個層面對協程做了實現，所以，golang的協程是目前各類有協程概念的語言中實現的最完整和成熟的。十萬個協程同時運行也毫無壓力。關鍵我們不會這么寫代碼。但是總體而言，程序員可以在編寫 golang 代碼的時候，可以更多的關注業務邏輯的實現，更少的在這些關鍵的基礎構件上耗費太多精力。
但是由于協程是非搶占式的調度，無法實現公平的任務調用。
盡管，在任務調度上，協程是弱于線程的。但是在資源消耗上，協程則是極低的。一個線程的內存在?MB?級別，而協程只需要?KB?級別。而且線程的調度需要內核態與用戶的頻繁切入切出，資源消耗較高。
我們把協程的基本特點歸納為：
| 1 2 | 1. 協程調度機制無法實現公平調度 2. 協程的資源開銷是非常低的，一臺普通的服務器就可以支持百萬協程。 |
? 那么，近幾年為何協程的概念可以大熱。我認為一個特殊的場景使得協程能夠廣泛的發揮其優勢，并且屏蔽掉了劣勢 --> 網絡編程。與一般的計算機程序相比，網絡編程有其獨有的特點。
| 1 2 3 | 1. 高并發（每秒鐘上千數萬的單機訪問量） 2. Request/Response。程序生命期端（毫秒，秒級） 3. 高IO，低計算（連接數據庫，請求API）。 |
?
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的golang 学习 （八）协程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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