1. 什么是golang
Go,又称Golang,是一种并发支持、垃圾回收的编程语言,由Google于2009年开发。Golang是一种编译型语言,最初是由Robert Griesemer、Rob Pike和Ken Thompson设计的。受到C语言和其他类C语言的影响,但又避免了这些语言的许多问题。
2. golang的协程和多线程
Co-routine (协程)是一种用户态线程,意味着这种线程完全由用户态调度,而不需要内核态切换,这可以减小程序的运行开销,从而使程序的效率更高。在Golang中,协程又叫做go routines,这是一种轻量级的线程管理方式。
多线程指的是操作系统通过管理线程来实现并发,每个线程都拥有自己的独立栈空间和上下文,线程之间的切换会导致上下文的切换和资源的调度,会产生很大的开销。
在Golang中,多个go routines 是在同一个操作系统线程(OS thread)中运行的,每个go routines都有自己的栈空间,因此上下文切换的代价非常小,这使得Golang在并发处理阻塞操作和高并发协程的处理上更加高效。
3. Golang的协程如何实现
3.1 使用go关键字
在Golang中,我们可以使用关键字go来创建新的协程,以下是一个简单的例子:
func main(){
go func(){
fmt.Println("hello world")
}()
}
在上面的例子中,使用go关键字创建了一个新的协程,这个协程会输出"hello world",注意:这个协程是在另一个线程中运行的。因此,我们可以创建多个协程来处理不同的任务,达到处理并发任务的效果。
需要注意的是,协程的创建和销毁都是非常轻松的操作,不需要像多线程那样涉及到复杂的线程管理和调度,这使得Golang在编写高效的并发代码时非常容易上手。
3.2 实现协程的底层原理
在Golang中,协程的实现是基于协程栈以及对协程栈的调度进行的。Golang中的协程是由go runtime创建和调度的,每个协程都有自己的栈,栈的大小默认为2KB。协程的调度采用的是M:N调度模型,M表示操作系统线程,N表示协程,一个M上可以运行多个N,而一个N只能运行在一个M上。这样做的好处是大约10,000个协程只需要用1-2个OS线程就能运行,在高并发的场景下,大幅度减少了上下文切换的时间和计算开销。
协程的调度是由go runtime来控制的,go runtime有自己的调度器,这个调度器会负责维护全部协程的调度情况。go runtime会自动调度协程的执行,等待协程完成所需的操作后,会回收协程的资源,从而保证协程的运行效率和高并发性能。
4. Golang协程的优点
4.1 轻量级
协程是非常轻量级的,创建、销毁和切换的成本都非常低,一个程序可以创建大量的协程。而在多线程编程中,由于线程的开销较大,最多只能创建少量线程,否则会导致系统资源被极度消耗,从而导致系统运行效率下降。
4.2 并发高效
由于Golang在协程管理方面具有独特的优势,在高并发和高负载的情况下,Golang能够进行高效的协程调度,从而满足高并发的需求。
4.3 不需要加锁
在多线程编程中,常常需要使用锁来保证共享资源的同步和互斥。而在Golang中,由于协程运行在同一线程中,共享资源的访问不需要加锁,从而避免了锁的复杂性和死锁等问题。
4.4 内存管理
在Golang中,内存分配和回收是固有的,协程是由系统调度和管理的,不需要程序员显式的分配和回收内存。这可以避免内存管理的困扰,使程序更加容易编写和维护。
5. 总结
Golang是一种非常适合高并发处理和协程管理的编程语言。通过Golang中轻量级协程的调度和运行方式,我们可以实现高效的并发处理,同时也提高了程序的运行效率。对于需要高并发、高效的系统来说,Golang是一个非常好的选择。