Go 基础之 Goroutine

1. Goroutine 入门

在 Go 语言中，Goroutine 是一种轻量级线程，它比传统的线程更加高效。

通过关键字 go 来创建 Goroutine，其语法类似于函数调用：

func main() {
    go printHello()
}
func printHello() {
    fmt.Println("Hello!")
}

上面的代码中，我们使用关键字 go 来创建了一个 Goroutine，它会在后台执行打印 Hello 的逻辑。这个程序的输出结果可能是空的，因为主函数会在创建 Goroutine 后立即结束，从而导致整个程序的退出。

Goroutine 会在当前线程中创建，并且会共享当前线程的内存地址空间。这个特性使得 Goroutine 可以轻松地实现并发编程，同时也避免了多线程的状态同步问题。

1.1. 可以创建多个 Goroutine

在 Go 语言中，我们可以创建多个 Goroutine：

func main() {
    go printHello()
    go printWorld()
}
func printHello() {
    fmt.Println("Hello!")
}
func printWorld() {
    fmt.Println("World!")
}

上面的代码中，我们创建了两个 Goroutine，它们会在后台执行打印 Hello 和 World 的逻辑。程序的输出结果可能是：

Hello!
World!

也可能是：

World!
Hello!

因为多个 Goroutine 是并发执行的，它们的执行顺序无法确定。

1.2. Goroutine 可以接受参数

Goroutine 可以接受参数，例如：

func main() {
    go printMessage("Hello!")
    go printMessage("World!")
}
func printMessage(message string) {
    fmt.Println(message)
}

上面的代码中，我们创建了两个 Goroutine，它们会在后台执行打印 Hello 和 World 的逻辑。程序的输出结果可能是：

Hello!
World!

也可能是：

World!
Hello!

不同的 Goroutine 接受到的参数是不同的，它们可以并发地执行同样的逻辑。

2. Goroutine 的实现原理

Go 语言的 Goroutine 采用了协作式调度的方式。这种方式不像传统的线程，需要操作系统的内核实现线程调度，而是由 Go 语言的运行时系统实现调度。

具体来说，Go 语言的运行时系统会将 Goroutine 映射到系统线程上，并在需要时自动地启动或停止线程。当一个 Goroutine 阻塞时，它会放弃当前线程，同时让运行时系统将其它可用的 Goroutine 映射到该线程上。

2.1. Goroutine 的栈空间

Goroutine 的栈空间会动态分配，初始大小为 2KB。当 Goroutine 的栈空间不足时，Go 语言的运行时系统会自动地扩展其大小。

如果一个 Goroutine 长时间没有被执行或者处于阻塞状态，它的栈空间会被回收。当 Goroutine 被再次执行时，系统会重新分配其栈空间。

2.2. Goroutine 的调度器

Go 语言的 Goroutine 调度器采用了 M:N 模型。其中 M 表示操作系统线程，N 表示 Goroutine。

具体来说，Go 语言的运行时系统中包含了一个调度器（Scheduler），它负责将 Goroutine 映射到系统线程上，并控制其生命周期。每个系统线程可以运行多个 Goroutine，而每个 Goroutine 只能运行在一个系统线程上。

调度器使用了抢占式调度的方式，它会在某个 Goroutine 阻塞时，让其它 Goroutine 运行。

2.3. Goroutine 的同步控制

Go 语言提供了多种同步控制的方式，包括 Channel、Mutex、WaitGroup 等。

其中 Channel（通道）是 Go 语言特有的同步机制，它可以用来在 Goroutine 之间传递消息。Channel 可以实现 Goroutine 之间的同步，从而避免了传统多线程并发编程中的状态同步和锁的问题。

另外，Go 语言的 sync 包中提供了 Mutex、RWMutex、WaitGroup 等常见的同步工具。这些工具可以配合 Goroutine 实现更加复杂的同步和调度逻辑。

3. 总结

本文介绍了 Go 语言中 Goroutine 的基础知识和实现原理。Goroutine 是 Go 语言中一种轻量级的并发编程模型，它可以轻松地实现并发编程，同时也避免了多线程的状态同步问题。

我们从 Goroutine 的创建、传参、实现原理等方面进行了详细的介绍，希望读者能够了解 Goroutine 的特性和优势，并能够在实践中灵活地使用和扩展。