GO高级特性 之 并发模型

本文介绍一些并发的基础知识、常见的并发模型一级Go语言的MPG并发模型及其运行原理

并发与并行的区别

GO语言中的并发模型

1）线程与锁并发模型：基于共享内存实现，依赖开发人员的能力和技巧，不容易排查
2）CSP并发模型：通讯手段共享内存，并发实体是独立的，通过通道实现数据交互，通道读取数据和存放数据会阻塞并发实体，容易造成死锁

线程模型

操作系统分为 内核空间和用户空间。线程分为内核线程和用户线程。

1）用户线程调度由线程完成，无需切换内核、资源消耗少且高效。同一进程下创建的用户线程是以进程维度参与CPU的竞争，用户线程分时复用分配CPU时间
2）内核线程调度由操作系统完成，切换时CPU需要切换到内核态，通过系统调用使用内核线程。

常见的线程模型

1）用户级线程模型：一个进程对应一个内核线程。调度由用户完成，实现与编程语言，使用分时复用调度，非常轻量级高效， 但无法利用多核优势，容易发生阻塞。

2）内核级线程：进程的每个线程都会对应一个内核线程。调度由系统完成，可以利用多核优势，线程之间不会发生阻塞。但上下文切换时会从用户态切换到内核态，有资源消耗，创建的线程数依赖操作系统内核线程数量。

3）两级线程模型：一个进程对应多个内核线程，由进程的调度器决定如何分配内核线程，进程预先申请一定数量的内核线程，线程的调用由调度器负责，内核线程的调度由操作系统负责，降低线程创建的资源消耗，单增加了切换上下文处理和栈大小管理等

go的MPG线程模型

1）Machine：一个Machine对应一个内核进程，在M的生命周期内，M和内核的绑定关系不变
2）Processor：执行必须的上下文环境，用户代码逻辑处理器，运行时一个M只能绑定一个P，M和P的组合才可以运行GO程序
3）goroutine：用户代码片，用户线程，P和义绑定多个G，多个G排成队列挂载P上面，依次调度。

a)当没有足够的M和P组合时，会创建新的M，单个程序中M的数量往往大于P，P由程序决定，P的最大数量决定了并发规模通过环境变量GOMAXPROCS或者函数runtime.GOMAXPROCS修改配置
b)当G0因为某些原因阻塞了M，P会携带剩余的G投入其他空闲的M中，如果没有空闲的会新建一个M。当M对应的内核线程被唤醒时，M会为G0捕捉一个空闲的P，如果不成功，就会把G0放入可执行的G队列后面，等待其他P查找。

d)为了保证G的均衡执行，非空闲的P执行完成后，会从可执行G的队列中获取待执行的G，也可能会从其他P的G队列中掠夺G