Go 语言入门很简单 -- 15. Go 并发基础知识 #私藏项目实操分享#

在操作系统中，进程和线程的执行都具有并发性。

并发是指向一段时间内，多个任务可以共享系统资源，同时执行。

并行是指从某个时刻开始，多个任务同时执行。

程序的顺序执行

如果在程序中，语句一条语句一条语句顺序排列的，如果系统中只有一个程序，那么程序执行时也是按照程序语句排列先后次序，一条一条地执行下去。这种方式就像工厂生产流水线加工方式那样，这种程序设计方式就叫做顺序程序设计。

在单任务、单处理机系统环境中，内存中只有一道程序作业在执行，一个程序完成后，下一个程序作业才能进入内存继续执行。

这种顺序执行的程序有三个特点：

严格顺序执行。每条程序语句的执行都以前一条语句的结束为前提条件

一个程序在计算机中运行时独占全部系统资源。只有程序本身的动作才能改变程序的运行环境。

程序的执行结果与程序的运行速度无关。即处理机在执行程序任何两条语句之间的停顿，对程序的运算结果不发生影响。

这三个特点概括起来就是程序的封闭性和可再现性。

封闭性：程序一旦运行起来，其计算结果仅仅取决于程序本身，即运行结果唯一。

可再现性：指同一程序可反复执行，且每次执行结果相同。

程序的并发执行

程序的顺序执行限制系统内存中只有一道程序作业，这显然限制了系统性能的发挥，且资源利用率不高。

现代操作系统都支持程序的并发执行。

所谓并发执行是指在同一时间间隔内，多个程序可以“同时”执行。

在单处理机系统中，进程(或线程)通过时间片或者让出控制权来实现任务切换，以达到“同时”运行多个程序的目的。

这种方式叫做程序并发执行，但实际上任何时刻都只有一个任务被执行，其他任务则通过某个算法来排队准备执行。

即宏观上多个程序任务是“同时”执行，但微观上各任务还是一个一个地顺序执行。

程序的并发执行可以使得多个程序可以共享系统资源，提高系统资源利用率，还可以增加系统吞吐量。

同时，系统的并发执行和资源共享也使得系统环境变得非常复杂，不像顺序执行那么简单。

程序的并发执行基本是由操作系统提供的，Go 在语言层面就支持并发特性。

程序的并行执行

和并发执行不同，程序的并行执行是指同一时刻，多个程序可以同时执行。在多处理机系统中，可以让多个进程，或同一进程内的多个线程做到真正意义上的同时执行，它们之间不需要排队(这是在理想情况下，系统中进程(线程)的数量可能超过处理机的数量，这是依然需要排队)。在这种情况下，多个程序才能达到真正意义上的“同时”执行，即并行执行。

进程的概念

进程是在并发环境下，程序的一次动态执行过程。它由进程控制块(PCB)、程序和数据三部分组成，进程在它的生命周期内可能处于执行、就绪、阻塞三种基本状态。

在多任务操作系统中，多个进程可以并发执行，而且进程是系统资源分配的基本单位。系统中每个进程都有自己的内存映像区，且互不影响，所以管理简单，但缺点是系统开销大。所以，系统能同时创建的进程数量是有限的，不能太多。

线程的概念

由于进程的系统开销大，操作系统的设计者们又提出来更小的独立运行的单位——线程。

通过线程来提高系统内程序并发执行的程度，从而进一步提高系统的吞吐量。

在操作系统中，线程是由进程创建的，所以它继承了进程的部分资源，且具有进程的一些基本特征。所以多个线程之间也可以并发执行，且比进程的系统开销小。

但是，和进程一样，线程依然是由系统内核管理的，所以在高并发情况下，系统能创建的线程数量依然有限，效率也不高。

协程的概念

协程本质上是一种用户态线程，不需要操作系统进行抢占式调度，而且在真正的实现中寄存于线程中。因此，协程系统开销极小，可以有效提高线程任务的并发性，避免高并发模式下线程的缺点。

协程最大优势在于其“轻量级”，可以轻松创建上百万个而不会导致系统资源衰竭，而系统最多能创建的进程、线程的数量却少得多。

使用协程的有点是编程简单，结果清晰。但缺点是需要语言的支持，如果语言不支持，则需要用户在程序中自行实现调度。

目前，原生支持协程的语言还很少。

Goroutine

Go 语言在语言级别支持轻量级线程，叫做 Goroutine，Go 语言标准库提供的所有系统调用操作(包括同步I/O操作)，都会让出处理机给其他 Goroutine。这使得轻量级线程的切换管理不依赖于系统的进程和线程，也不依赖于 CPU 的核心数量。

Go 任务调度

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