Go并發(fā)編程之美-CAS操作

摘要： 一、前言 go語言類似Java JUC包也提供了一些列用于多線程之間進行同步的措施，比如低級的同步措施有 鎖、CAS、原子變量操作類。相比Java來說go提供了獨特的基于通道的同步措施。本節(jié)我們先來看看go中CAS操作 二、CAS操作 go中的Cas操作與java中類似，都是借用了CPU提供的原子性指令來實現(xiàn)。

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go語言類似Java JUC包也提供了一些列用于多線程之間進行同步的措施，比如低級的同步措施有 鎖、CAS、原子變量操作類。相比Java來說go提供了獨特的基于通道的同步措施。本節(jié)我們先來看看go中CAS操作

go中的Cas操作與java中類似，都是借用了CPU提供的原子性指令來實現(xiàn)。CAS操作修改共享變量時候不需要對共享變量加鎖，而是通過類似樂觀鎖的方式進行檢查，本質(zhì)還是不斷的占用CPU 資源換取加鎖帶來的開銷（比如上下文切換開銷）。下面一個例子使用CAS來實現(xiàn)計數(shù)器

go中CAS操作具有原子性，在解決多線程操作共享變量安全上可以有效的減少使用鎖所帶來的開銷，但是這是使用cpu資源做交換的。

我簡單列舉了并發(fā)編程的大綱，需要詳細的私信“555”~~

Go CSP并發(fā)模型

Go的CSP并發(fā)模型

Go實現(xiàn)了兩種并發(fā)形式。第一種是大家普遍認知的：多線程共享內(nèi)存。其實就是Java或者C++等語言中的多線程開發(fā)。另外一種是Go語言特有的，也是Go語言推薦的：CSP（communicating sequential processes）并發(fā)模型。

CSP 是 Communicating Sequential Process 的簡稱，中文可以叫做通信順序進程，是一種并發(fā)編程模型，由 Tony Hoare 于 1977 年提出。簡單來說，CSP 模型由并發(fā)執(zhí)行的實體（線程或者進程）所組成，實體之間通過發(fā)送消息進行通信，這里發(fā)送消息時使用的就是通道，或者叫 channel。CSP 模型的關(guān)鍵是關(guān)注 channel，而不關(guān)注發(fā)送消息的實體。 Go 語言實現(xiàn)了 CSP 部分理論 。

“ 不要以共享內(nèi)存的方式來通信，相反， 要通過通信來共享內(nèi)存。”

Go的CSP并發(fā)模型，是通過 goroutine和channel 來實現(xiàn)的。

goroutine 是Go語言中并發(fā)的執(zhí)行單位。其實就是協(xié)程。

channel是Go語言中各個并發(fā)結(jié)構(gòu)體(goroutine)之前的通信機制。 通俗的講，就是各個goroutine之間通信的”管道“，有點類似于Linux中的管道。

Channel

Goroutine

Go語言——goroutine并發(fā)模型

參考：

Goroutine并發(fā)調(diào)度模型深度解析手擼一個協(xié)程池

Golang 的 goroutine 是如何實現(xiàn)的？

Golang - 調(diào)度剖析【第二部分】

OS線程初始棧為2MB。Go語言中，每個goroutine采用動態(tài)擴容方式，初始2KB，按需增長，最大1G。此外GC會收縮棧空間。

BTW，增長擴容都是有代價的，需要copy數(shù)據(jù)到新的stack，所以初始2KB可能有些性能問題。

更多關(guān)于stack的內(nèi)容，可以參見大佬的文章。 聊一聊goroutine stack

用戶線程的調(diào)度以及生命周期管理都是用戶層面，Go語言自己實現(xiàn)的，不借助OS系統(tǒng)調(diào)用，減少系統(tǒng)資源消耗。

Go語言采用兩級線程模型，即用戶線程與內(nèi)核線程KSE（kernel scheduling entity）是M:N的。最終goroutine還是會交給OS線程執(zhí)行，但是需要一個中介，提供上下文。這就是G-M-P模型

Go調(diào)度器有兩個不同的運行隊列：

go1.10\src\runtime\runtime2.go

Go調(diào)度器根據(jù)事件進行上下文切換。

調(diào)度的目的就是防止M堵塞，空閑，系統(tǒng)進程切換。

詳見 Golang - 調(diào)度剖析【第二部分】

Linux可以通過epoll實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)調(diào)用，統(tǒng)稱網(wǎng)絡(luò)輪詢器N（Net Poller）。

文件IO操作

上面都是防止M堵塞，任務(wù)竊取是防止M空閑

每個M都有一個特殊的G，g0。用于執(zhí)行調(diào)度，gc，棧管理等任務(wù)，所以g0的棧稱為調(diào)度棧。g0的棧不會自動增長，不會被gc，來自os線程的棧。

go1.10\src\runtime\proc.go

G沒辦法自己運行，必須通過M運行

M通過通過調(diào)度，執(zhí)行G

從M掛載P的runq中找到G，執(zhí)行G

為什么要使用 Go 語言?Go 語言的優(yōu)勢在哪里?

1、簡單易學(xué)。

Go語言的作者本身就很懂C語言，所以同樣Go語言也會有C語言的基因，所以對于程序員來說，Go語言天生就會讓人很熟悉，容易上手。

2、并發(fā)性好。

Go語言天生支持并發(fā)，可以充分利用多核，輕松地使用并發(fā)。 這是Go語言最大的特點。

描述

Go的語法接近C語言，但對于變量的聲明有所不同。Go支持垃圾回收功能。Go的并行模型是以東尼·霍爾的通信順序進程（CSP）為基礎(chǔ)，采取類似模型的其他語言包括Occam和Limbo，但它也具有Pi運算的特征，比如通道傳輸。

在1.8版本中開放插件（Plugin）的支持，這意味著現(xiàn)在能從Go中動態(tài)加載部分函數(shù)。

與C++相比，Go并不包括如枚舉、異常處理、繼承、泛型、斷言、虛函數(shù)等功能，但增加了 切片(Slice) 型、并發(fā)、管道、垃圾回收、接口（Interface）等特性的語言級支持。