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Goroutine和系统线程

goroutine and system threads

Goroutine是Go语言特有的并发体,是一种轻量级的线程,由go关键字启动。在真实的Go语言的实现中,goroutine和系统线程也不是等价的。尽管两者的区别实际上只是一个量的区别,但正是这个量变引发了Go语言并发编程质的飞跃。

首先,每个系统级线程都会有一个固定大小的栈(一般默认可能是2MB),这个栈主要用来保存函数递归调用时参数和局部变量。固定了栈的大小导致了两个问题:一是对于很多只需要很小的栈空间的线程来说是一个巨大的浪费,二是对于少数需要巨大栈空间的线程来说又面临栈溢出的风险。针对这两个问题的解决方案是:要么降低固定的栈大小,提升空间的利用率;要么增大栈的大小以允许更深的函数递归调用,但这两者是没法同时兼得的。相反,一个Goroutine会以一个很小的栈启动(可能是2KB或4KB),当遇到深度递归导致当前栈空间不足时,Goroutine会根据需要动态地伸缩栈的大小(主流实现中栈的最大值可达到1GB)。因为启动的代价很小,所以我们可以轻易地启动成千上万个Goroutine。

Go的运行时还包含了其自己的调度器,这个调度器使用了一些技术手段,可以在n个操作系统线程上多工调度m个Goroutine。Go调度器的工作和内核的调度是相似的,但是这个调度器只关注单独的Go程序中的Goroutine。Goroutine采用的是半抢占式的协作调度,只有在当前Goroutine发生阻塞时才会导致调度;同时发生在用户态,调度器会根据具体函数只保存必要的寄存器,切换的代价要比系统线程低得多。运行时有一个 runtime.GOMAXPROCS 变量,用于控制当前运行正常非阻塞Goroutine的系统线程数目。

在Go语言中启动一个Goroutine不仅和调用函数一样简单,而且Goroutine之间调度代价也很低,这些因素极大地促进了并发编程的流行和发展。

整理自:Go语言高级编程 作者:柴树杉、曹春晖

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