第示例剖析golang中的CSP并發(fā)模型目錄1.相關(guān)概念：2.CSP(通信順序進(jìn)程)3.channel：同步傳遞消息4.goroutine：實(shí)際并發(fā)執(zhí)行的實(shí)體5.golang調(diào)度器

1.相關(guān)概念：

用戶(hù)態(tài)：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行用戶(hù)自己的代碼時(shí)處于用戶(hù)運(yùn)行態(tài)（用戶(hù)態(tài)）

內(nèi)核態(tài)：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程因?yàn)橄到y(tǒng)調(diào)用陷入內(nèi)核代碼中執(zhí)行時(shí)處于內(nèi)核運(yùn)行態(tài)（內(nèi)核態(tài)），引入內(nèi)核態(tài)防止用戶(hù)態(tài)的程序隨意的操作內(nèi)核地址空間，具有一定的安全保護(hù)作用。這種保護(hù)模式是通過(guò)內(nèi)存頁(yè)表操作等機(jī)制，保證進(jìn)程間的地址空間不會(huì)相互沖突，一個(gè)進(jìn)程的操作不會(huì)修改另一個(gè)進(jìn)程地址空間中的數(shù)據(jù)。

用戶(hù)態(tài)與內(nèi)核態(tài)之間的切換：當(dāng)在系統(tǒng)中執(zhí)行一個(gè)程序時(shí)，大部分時(shí)間都是運(yùn)行在用戶(hù)態(tài)下的，在其需要操作系統(tǒng)幫助完成一些用戶(hù)態(tài)自己沒(méi)有特權(quán)和能力完成的操作時(shí)就會(huì)切換到內(nèi)核態(tài)。有以下三種方式：

（1）系統(tǒng)調(diào)用(中斷)用戶(hù)態(tài)進(jìn)程主動(dòng)要求切換到內(nèi)核態(tài)的一種方式。

（2）異常cpu運(yùn)行時(shí)如果發(fā)生一些沒(méi)有預(yù)知的異常，會(huì)觸發(fā)當(dāng)前進(jìn)程切換到處理此異常的內(nèi)核相關(guān)進(jìn)程中。

（3）外圍設(shè)備的中斷用戶(hù)態(tài)進(jìn)程主動(dòng)要求切換到內(nèi)核態(tài)的一種方式。

協(xié)程：又稱(chēng)微線程，纖程。英文名Coroutine。Coroutine是一種運(yùn)行在用戶(hù)態(tài)的用戶(hù)線程，類(lèi)似于greenthread。協(xié)程與線程都相互獨(dú)立，且有自己的上下文，不同之處在于，協(xié)程的切換由其自身控制，而線程的切換收到系統(tǒng)調(diào)度。

2.CSP(通信順序進(jìn)程)

CSP模型用來(lái)描述兩個(gè)獨(dú)立的并發(fā)實(shí)體通過(guò)共享的通訊channel管道進(jìn)行通信的并發(fā)模型。

golang借用了CSP模型的一些概念如：實(shí)體process，通道channel，為之實(shí)現(xiàn)并發(fā)進(jìn)行了理論支持，實(shí)際上并沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)CSP模型的所有理論。process是在go語(yǔ)言上的表現(xiàn)就是goroutine，是實(shí)際上并發(fā)執(zhí)行的實(shí)體，每個(gè)實(shí)體之間是通過(guò)channel通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3.channel：同步傳遞消息

channel是被單獨(dú)創(chuàng)建并且可以在進(jìn)程之間傳遞，它的通信模式類(lèi)似于boss-worker模式，一個(gè)實(shí)體通過(guò)將消息發(fā)送到channel中，然后又監(jiān)聽(tīng)這個(gè)channel的實(shí)體處理，兩個(gè)實(shí)體之間是匿名的，實(shí)現(xiàn)原理上其實(shí)是一個(gè)阻塞的消息隊(duì)列。

具體可以分為：有/無(wú)緩存channel，只讀channel，只寫(xiě)channel，雙向channel

寫(xiě)操作：chan-value

讀操作：-chan

//Createchannel

//Unbufferedchannel

umbuffer_chan:=make(chanint)

//Bufferedchannel

//BufferSize=3

buffer_chan:=make(chanint,3)

//Read-Onlychannel

read_channel:=make(-chanint)

//Receive-Onlychannel

receive_channel:=make(chan-int)

生產(chǎn)者-消費(fèi)者Sample：

packagemain

import(

"fmt"

"time"

//生產(chǎn)者

funcProducer(queuechan-int){

fori:=0;i10;i++{

queue-i

//消費(fèi)者

funcConsumer(queue-chanint){

fori:=0;i10;i++{

v:=-queue

fmt.Println("receive:",v)

funcmain(){

queue:=make(chanint,1)

goProducer(queue)

goConsumer(queue)

time.Sleep(1e9)//讓Producer與Consumer完成

}

4.goroutine：實(shí)際并發(fā)執(zhí)行的實(shí)體

在函數(shù)或者方法前面加上關(guān)鍵字go，就創(chuàng)建了并發(fā)運(yùn)行的goroutine，eg:

gofunc(){

funcTest(){

//...

goTest()

實(shí)例代碼:

packagemain//代碼包聲明語(yǔ)句。

import(

"fmt"http://系統(tǒng)包用來(lái)輸出的

"math/rand"

"runtime"

"sync"

"time"

funcmain(){

//分配一個(gè)邏輯處理器給調(diào)度器使用

runtime.GOMAXPROCS(1)

//WaitGroup是一個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)量，用來(lái)記錄和維護(hù)運(yùn)行的goroutine，如果當(dāng)前的wg0，對(duì)應(yīng)的exit方法就會(huì)阻塞

varwgsync.WaitGroup

//計(jì)數(shù)加2表示要等待兩個(gè)goroutine

wg.Add(2)

fmt.Printf("StartGoroutines\n",)

//聲明匿名函數(shù)，創(chuàng)建goroutine

gofunc(){

//關(guān)鍵字defer會(huì)修改函數(shù)調(diào)用時(shí)機(jī)，在函數(shù)退出時(shí)調(diào)用Done來(lái)通知main函數(shù)工作已經(jīng)完成

deferwg.Done()

forcount:=0;count3;count++{

forchar:='a';char'a'+26;char++{

fmt.Printf("%c",char)

//聲明匿名函數(shù)，創(chuàng)建goroutine

gofunc(){

//函數(shù)退出時(shí)調(diào)用Done來(lái)通知main函數(shù)工作已經(jīng)完成

deferwg.Done()

forcount:=0;count3;count++{

forchar:='A';char'A'+26;char++{

fmt.Printf("%c",char)

fmt.Println("Waitingtofinish!\n",)

//等待結(jié)束

wg.Wait()

fmt.Println("\nTerminateprogram!\n",)

}

5.golang調(diào)度器

OS在物理處理器上調(diào)度線程來(lái)運(yùn)行，而golang在邏輯處理器上調(diào)度goroutine來(lái)運(yùn)行。每個(gè)邏輯處理器都分別綁定到單個(gè)操作系統(tǒng)線程。

如果創(chuàng)建一個(gè)goroutine并準(zhǔn)備運(yùn)行，這個(gè)goroutine就會(huì)被放到調(diào)度器的全局運(yùn)行隊(duì)列中。之后，調(diào)度器就會(huì)將隊(duì)列中的goroutine分配給一個(gè)邏輯處理器，并放到這個(gè)邏輯處理器對(duì)應(yīng)的本地運(yùn)行隊(duì)列中。本地運(yùn)行隊(duì)列中的goroutine會(huì)一直等待，知道自己被分配到相應(yīng)的邏輯處理器上運(yùn)行。

eg：

其中：

M：Machine，一個(gè)M直接關(guān)聯(lián)了一個(gè)內(nèi)核線程。

P：Processor，代表了M所需要的上下文環(huán)境，也就是處理用戶(hù)級(jí)代碼邏輯的處理器。

G：Goroutine，本質(zhì)上是一種輕量級(jí)的線程--協(xié)程。

MPG模型，三者關(guān)系的宏觀圖為：

Processor的作用：

當(dāng)內(nèi)核線程阻塞的時(shí)候，由于上下文的存在，我們能夠直接放開(kāi)其他線程，繼續(xù)去執(zhí)行未阻塞的線程，例子如下：

如果當(dāng)前，G0由于I/O，系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)行了阻塞，這個(gè)時(shí)候M0就可以放開(kāi)其他的線程：

M0和G0進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用，等待返回值，上下文P以及routine隊(duì)列交由M1進(jìn)行執(zhí)行。當(dāng)M0執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束后，M0會(huì)嘗試去steal(偷)一個(gè)上下文，如果不成功，M0就把它的G0放到一個(gè)全局的運(yùn)行隊(duì)列中，然后將自己放到線程池或者轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。

Globalrunqueue是各個(gè)上下文P在運(yùn)行完自己的本地的gorouti