聊聊Goroutine-线程模型与调度器（一）

╰半夏微凉° 2022-08-28 06:46 226阅读 0赞

goroutine是Go实现的用户态线程，主要用来解决操作系统线程太【重】的问题。

操作系统线程的重，主要体现在以下两方面：

1.  **创建和切换**。操作系统线程的创建和切换操作都需要进入内核，而进入操作系统内核性能代价较高，开销较大。
2.  **内存使用**。其一是内核为了避免极端情况下操作系统线程栈溢出，所以在创建线程时，会为其分配一个较大的栈内存（虚拟地址空间，内核并不会一开始就分配这么多物理内存），大多数情况下操作系统线程远远用不了这么多内存，这就导致了内存浪费，另外一点就是栈内存空间一旦创建和初始化完成后，其大小就不能再产生变化，这导致了在某特殊环境下线程栈还是有溢出的风险。

用户态的goroutine的【轻】则体现在如下两个方面：

1.  goroutine是用户态线程，创建和切换都在用户状代码中完成，而无需进入系统内核，所以其开销要远小于系统线程的创建和切换。
2.  goroutine启动时栈大小默认为2K，大多数情况下是够用的，如果不够的话，goroutine的栈会自动扩大，同时，如果栈内存太大过于浪费，还能自动收缩，如此既没有栈溢出的风险，也不会造成栈内存空间过大的浪费。

正是因为如上原因，使得Go程序中可轻易创建很多goroutine来并发执行任务，而不用过多考虑性能和内存的问题。

来看下goroutine的线程模型，之后简单介绍下goroutine调度器的。

goroutine建立在系统线程之上，与系统线程实现了多对多（M:N）的两级线程模型。

这时的M:N指的是M个goroutine运行在N个系统线程之上，内核负责对这N个系统线程进行调度，而这N个系统线程又负责对这M个goroutine进行调度和运行。

系统线程对goroutine的调度指的是程序代码按照一定算法在一定时间挑选出合适的goroutine并放到CPU上运行的过程。

这些负责负责对goroutine进行调度的程序代码称之为goroutine调度器。

来看下goroutine调度器工作的伪代码：

// 程序启动时的初始化代码......for i := 0; i < N; i++ { // 创建N个操作系统线程执行schedule函数    create_os_thread(schedule) // 创建一个操作系统线程执行schedule函数}//schedule函数实现调度逻辑func schedule() {
          for { //调度循环         // 根据某种算法从M个goroutine中找出一个需要运行的goroutine         g := find_a_runnable_goroutine_from_M_goroutines()         run_g(g) // CPU运行该goroutine，直到需要调度其它goroutine才返回         save_status_of_g(g) // 保存goroutine的状态，主要是寄存器的值    }}

上述代码意为程序运行起来之后创建了N个由内核调度的系统线程，也可以称为工作线程，来执行schedule，而schedule在一个调度循环中反复从M个goroutine中挑选出一个需要执行的goroutine，并跳转到goroutine去执行，直到需要调度其它goroutine时才返回到schedule中通过save\_status\_of\_g保存刚刚正在运行的goroutine的状态，然后再去寻找下一个goroutine。

上述代码为高度抽象且做了修改和简化，只是为了帮助宏观理解goroutine两级调度模型，具体的实现原理和细节在下篇文章中会慢慢聊。

以上仅为个人观点，不一定准确，能帮到各位那是最好的。

好啦，到这里本文就结束了，喜欢的话就来个三连击吧。

**扫码关注公众号，获取更多优质内容。**

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAbHV5YXJhbg_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAbHV5YXJhbg_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220828/ba4fa5858048439590e3a8d40db0aab5.png