第分析Go語言中CSP并發(fā)模型與Goroutine的基本使用目錄一、并發(fā)實現(xiàn)模型1.1、多進(jìn)程1.2、多線程1.3、協(xié)程二、共享內(nèi)存與CSP三、Goroutine

一、并發(fā)實現(xiàn)模型

1.1、多進(jìn)程

在之前的文章當(dāng)中我們曾經(jīng)介紹過，進(jìn)程是操作系統(tǒng)資源分配的最小單元。所以多進(jìn)程是在操作系統(tǒng)層面的并發(fā)模型，因為所有的進(jìn)程都是有操作系統(tǒng)的內(nèi)核管理的。所以每個進(jìn)程之間是獨立的，每一個進(jìn)程都會有自己單獨的內(nèi)存空間以及上下文信息，一個進(jìn)程掛了不會影響其他進(jìn)程的運(yùn)行。這個也是多進(jìn)程最大的優(yōu)點，但是它的缺點也很明顯。

最大的缺點就是開銷很大，創(chuàng)建、銷毀進(jìn)程的開銷是最高的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于創(chuàng)建、銷毀線程。并且由于進(jìn)程之間互相獨立，導(dǎo)致進(jìn)程之間通信也是一個比較棘手的問題，進(jìn)程之間共享內(nèi)存也非常不方便。因為這些弊端使得在大多數(shù)場景當(dāng)中使用多進(jìn)程都不是一個很好的做法。

1.2、多線程

多線程是目前最流行的并發(fā)場景的解決方案，由于線程更加輕量級，創(chuàng)建和銷毀的成本都很低。并且線程之間通信以及共享內(nèi)存非常方便，和多進(jìn)程相比開銷要小得多。

但是多線程也有缺點，一個缺點也是開銷。雖然線程的開銷要比進(jìn)程小得多，但是如果創(chuàng)建和銷毀頻繁的話仍然是不小的負(fù)擔(dān)。針對這個問題誕生了線程池這種設(shè)計。創(chuàng)建一大批線程放入線程池當(dāng)中，需要用的時候拿出來使用，用完了再放回，回收和領(lǐng)用代替了創(chuàng)建和銷毀兩個操作，大大提升了性能。另外一個問題是資源的共享，由于線程之間資源共享更加頻繁，所以在一些場景當(dāng)中我們需要加上鎖等設(shè)計，避免并發(fā)帶來的數(shù)據(jù)紊亂。以及需要避免死鎖等問題。

1.3、協(xié)程

也叫做輕量級線程，本質(zhì)上仍然是線程。相比于多線程和多進(jìn)程來說，協(xié)程要小眾得多，相信很多同學(xué)可能都沒有聽說過。和多線程最大的區(qū)別在于，協(xié)程的調(diào)度不是基于操作系統(tǒng)的而是基于程序的。

也就是說協(xié)程更像是程序里的函數(shù)，但是在執(zhí)行的過程當(dāng)中可以隨時掛起、隨時繼續(xù)。

我們舉個例子，比如這里有兩個函數(shù)：

defA():

print'1'

print'2'

print'3'

defB():

print'x'

print'y'

print'z'

如果我們在一個線程內(nèi)執(zhí)行A和B這兩個函數(shù)，要么先執(zhí)行A再執(zhí)行B要么先執(zhí)行B再執(zhí)行A。輸出的結(jié)果是確定的，但如果我們用寫成來執(zhí)行A和B，有可能A函數(shù)執(zhí)行了一半剛輸出了一條語句的時候就轉(zhuǎn)而去執(zhí)行B，B輸出了一條又再回到A繼續(xù)執(zhí)行。不管執(zhí)行的過程當(dāng)中發(fā)生了幾次中斷和繼續(xù)，在操作系統(tǒng)當(dāng)中執(zhí)行的線程都沒有發(fā)生變化。也就是說這是程序級的調(diào)度。

那么和多線程相比，我們創(chuàng)建、銷毀線程的開銷就完全沒有了，整個過程變得非常靈活。但是缺點是由于是程序級別的調(diào)度，所以需要編程語言自身的支持，如果語言本身不支持，就很難使用了。目前原生就支持協(xié)程的語言并不多，顯然golang就是其中一個。

二、共享內(nèi)存與CSP

我們常見的多線程模型一般是通過共享內(nèi)存實現(xiàn)的，但是共享內(nèi)存就會有很多問題。比如資源搶占的問題、一致性問題等等。為了解決這些問題，我們需要引入多線程鎖、原子操作等等限制來保證程序執(zhí)行結(jié)果的正確性。

除了共享內(nèi)存模型之外，還有一個經(jīng)典模型就是CSP模型。CSP模型其實并不新，發(fā)表已經(jīng)好幾十年了。CSP的英文全稱是CommunicatingSequentialProcesses，翻譯過來的意思是通信順序進(jìn)程。CSP描述了并發(fā)系統(tǒng)中的互動模式，是一種面向并發(fā)的語言的源頭。

Golang只使用了CSP當(dāng)中關(guān)于Process/Channel的部分。簡單來說Process映射Goroutine，Channel映射Channel。Goroutine即Golang當(dāng)中的協(xié)程，Goroutine之間沒有任何耦合，可以完全并發(fā)執(zhí)行。Channel用于給Goroutine傳遞消息，保持?jǐn)?shù)據(jù)同步。雖然Goroutine之間沒有耦合，但是它們與Channel依然存在耦合。

整個Goroutine和Channel的結(jié)構(gòu)有些類似于生產(chǎn)消費(fèi)者模式，多個線程之間通過隊列共享數(shù)據(jù)，從而保持線程之間獨立。這里不過多深入，我們大概有一個印象即可。

三、Goroutine

Goroutine即golang當(dāng)中的協(xié)程，這也是golang這門語言的核心精髓所在。正是因為Goroutine，所以golang才叫做golang，所以人們才選擇golang。

相比于Java、Python等多線程的復(fù)雜的使用體驗而言，golang當(dāng)中的Goroutine的使用非常簡單，簡單到爆表。只需要一個關(guān)鍵字就夠了，那就是go。所以你們應(yīng)該明白為什么golang叫做Go語言不叫別的名字了吧？

比如我們有一個函數(shù)：

funcAdd(x,yint)int{

z:=x+y

fmt.Println(z)

}

我們希望啟動一個goroutine去執(zhí)行它，應(yīng)該怎么辦？很簡單，只需要一行代碼：

goAdd(3,4)

我們還可以用go關(guān)鍵字來使用goroutine來執(zhí)行一個匿名函數(shù)：

gofunc(x,yint){

fmt.Println(x+y)

}(3,4)

需要注意的是，當(dāng)我們使用go關(guān)鍵字的時候，是不能獲取返回值的。也就是說z:=goAdd(3,4)是違法的。乍看起來似乎不合理，但是道理其實是很簡單的。如果我們希望一個變量承接一個函數(shù)的返回值，說明這里的邏輯是串行的，