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入門參考：從Go中的協程理解串行和并行?mp.weixin.qq.com

Go語言的設計亮點之一就是原生實現了協程，并優化了協程的使用方式。使得用Go來處理高并發問題變得更加簡單。今天我們來看一下Go中的協程。

從串行到并行

在處理器還是單個單核的時候，這個時候并不存在并行，因為只有一個處理器。所以那時候的編程都是串行編程。程序執行都是從頭順序執行到尾。到了多處理器多核的時代，為了充分利用處理器的處理能力，開始出現了并發編程。開發者開始在進程中啟用多個線程來執行操作，利用CPU的調度能力來最大化程序處理效率。

并發，并行

在說到并發編程的時候總會遇到這兩個概念，面試的時候也會問道，在這里就簡單說一下這兩者的區別：

并發是一種能力，是指多個任務在一段時間內同時發生。 并行值得是多個任務同時發生，就是并行。

并發值得是并行的能力，并發不一定是同時發生，可能是同一時間段內交替發生。

進程，線程，協程

進程和線程是操作系統的基本概念：

進程：指計算機中已運行的程序，進程是程序的基本執行實體。 線程：是操作系統能夠進行運算調度的最小單位。它被包含在進程中，是進程的實際運行單位。

那么協程是在線程之上，更加輕量級的設計。協程因為只工作在用戶控件，沒有線程上下文切換帶來的消耗。協程的調度由用戶手動切換，所以更加靈活。

協程的另一大優勢就是因為在用戶空間調度，所以不會出現代碼執行一半被強制中斷，所以無需原子操作鎖。

Go中的協程

在Go中使用協程非常簡單，就使用go關鍵字就可以了。我們來看一段串行代碼使用協程如何進行操作：

package mainimport ("fmt""time" )func main(){print1To10() }func print1To10(){for i := 1; i<=10; i++{fmt.Printf("%d ", i)} }// 輸出 // 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

那么使用協程，我們來看一下運行結果：

package mainimport ("fmt""time" )func main(){fmt.Println("before go coroutine")go print1To10()fmt.Println("after go coroutine")time.Sleep(100 * time.Millisecond) //防止主協程直接結束了，打印協程還沒來得及執行 }func print1To10(){for i := 1; i<=10; i++{fmt.Printf("%d ", i)} }// 輸出 /*********** before go coroutine after go coroutine 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 *************/

我們可以看出使用go關鍵詞后，打印并不是按照順序串行執行的，而是在主協程執行結束后，打印協程才開始執行。

Go協程的調度機制

Go中的協程調度模型是G-P-M模型：

G代表Goroutine，也就是Go中的協程對象。 P代表Processor，代表虛擬的處理器。一般來說，和邏輯核一一對應。 M代表Machine,實際上是操作系統的線程。

這里我們簡單說一下Go的調度機制，感興趣或者有了解的可以自行看Go的源碼：

在Go程序啟動時，會給每個邏輯核分配一個P（虛擬處理器）

同時，Go會創建一個主協程G，來執行程序。新創建的G會被放到LRQ（P上的本地G隊列）或者GRQ（全局G隊列）。

給P分配一個M（內核線程），這些M由OS Scheduler調度而非Go Scheduler調度。M用來運行G

P會盡可能獲取G來運行，當沒有G運行后，會銷毀并重新進入調度

其中第4條 盡可能獲取G 則是Go的有趣的設計理念之一，當一個 P 發現自己的 LRQ 已經沒有 G 時，會從其他 P “偷” 一些 G 來運行。看看這是什么精神！自己的工作做完了，為了全局的利益，主動為別人分擔。這被稱為 Work-stealing。

再看串行和并行

這里我們以Go協程來繼續說一下串行和并行，對于習慣于串行編程的程序員來說，理解并行可能稍微需要點時間，對于程序設計來說，并行的設計主要是為了提高程序運行的效率，使得程序能夠充分利用多核多處理器的資源（或者多機器）。那么對于如何充分利用，大部分支持并行編程的語言都有其內部的調度機制，即使沒有，也會使用系統的調度機制--線程調度。

那么對于并行調度機制總體上分為兩類：協作式和搶占式

協作式：一個任務得到了 CPU 時間，除非它自己放棄使用 CPU ，否則將完全霸占 CPU ，所以任務之間需要協作使用一段時間的 CPU ，放棄使用，其它的任務也如此，才能保證系統的正常運行。如果有一個任務死鎖，則系統也同樣死鎖。
搶占式：總控制權在操作系統手中，操作系統會輪流詢問每一個任務是否需要使用 CPU ，需要使用的話就讓它用，不過在一定時間后，操作系統會剝奪當前任務的 CPU 使用權，把它排在詢問隊列的最后，再去詢問下一個任務。如果有一個任務死鎖，系統仍能正常運行。

在 Go1.1 版本中，調度器還不支持搶占式調度，只能依靠 goroutine 主動讓出 CPU 資源，存在非常嚴重的調度問題。

Go1.12 中編譯器在特定時機插入函數，通過函數調用作為入口觸發搶占，實現了協作式的搶占式調度。但是這種需要函數調用主動配合的調度方式存在一些邊緣情況。

后面Go在1.14版本實現了基于信號的真搶占式調度。用于解決解決了垃圾回收和棧掃描時存在的問題。

Go的協程調度目前雖然不能稱得上完美，但是對于我們理解并行有一定的幫助。所謂并行編程，就是開啟多個任務而不用等待任務結果。可以使得相互獨立的任務同時運行，比如文件寫入等。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的串行和并行的区别_入门参考：从Go中的协程理解串行和并行的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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