本篇內容主要講解“如何理解go并發(fā)機制及它所使用的CSP并發(fā)模型”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“如何理解go并發(fā)機制及它所使用的CSP并發(fā)模型”吧!
站在用戶的角度思考問題，與客戶深入溝通，找到廣州網站設計與廣州網站推廣的解決方案，憑借多年的經驗，讓設計與互聯網技術結合，創(chuàng)造個性化、用戶體驗好的作品，建站類型包括：成都網站設計、成都做網站、企業(yè)官網、英文網站、手機端網站、網站推廣、空間域名、虛擬空間、企業(yè)郵箱。業(yè)務覆蓋廣州地區(qū)。
提到并發(fā)，就不得不提并行，這里我們先回顧下并發(fā)和并行的區(qū)別與聯系：
并發(fā)（concurrency）：兩個或兩個以上的任務在一段時間內被執(zhí)行，我們不必關注這些任務在某一個時間點是否同時執(zhí)行，可能同時執(zhí)行，也可能不是，我們只關心在一段時間內，哪怕是很短的時間（一秒或者兩秒）是否執(zhí)行解決了兩個或兩個以上的任務
并行（parallellism）：兩個或兩個以上的任務在同一時刻被同時執(zhí)行
簡而言之，并發(fā)說的是邏輯上的概念，而并行，強調的是物理運行狀態(tài)。并發(fā)“包含”并行。
在計算機科學中，通信順序過程（communicating sequential processes，CSP）是一種描述并發(fā)系統(tǒng)中交互模式的正式語言，它是并發(fā)數學理論家族中的一個成員，被稱為過程算法（process algebras），或者說過程計算（process calculate），是基于消息的通道傳遞的數學理論。
CSP模型是上個世紀70年代提出的，不同于傳統(tǒng)的多線程通過共享內存來通信，CSP講究的是“以通信的方式來共享內存”。CSP是用于描述兩個獨立的并發(fā)實體通過共享的通訊即channel（管道）進行通信的并發(fā)模型。在CSP中channel是第一類對象，CSP并不關注發(fā)送消息的實體，它只關注實體之間發(fā)送消息時使用的channel。
Go中的channel是被單獨創(chuàng)建并且可以在進程之間進行消息傳遞的結構體，它的通信模式類似于boss-worker模式，一個實體將消息發(fā)送到channel中，然后由另一個實體監(jiān)聽并接收channel的消息，在這一過程中，兩個實體之間是匿名的，這個就實現了實體之間的解耦。
Go實現了兩種并發(fā)方式。第一種是大家大家普遍認知的：多線程共享內存。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并發(fā)模型。
普通的線程并發(fā)模型，就是像Java、C++、或者Python，他們線程間通信都是通過共享內存的方式來進行的。
非常典型的方式就是，在訪問共享數據（例如數組、Map、或者某個結構體或對象）的時候，通過鎖來訪問。
因此，在很多時候，衍生出一種方便操作的數據結構，叫做“線程安全的數據結構”。例如Java提供的包”java.util.concurrent”中的數據結構。
Go中也實現了傳統(tǒng)的線程并發(fā)模型，如為了在并發(fā)場景中安全使用map，Go提供了sync.Map。
Go的CSP并發(fā)模型，是通過goroutine和channel來實現的。
goroutine 是Go語言中并發(fā)的執(zhí)行單位。有點抽象，其實就是和傳統(tǒng)概念上的”線程“類似，可以理解為”線程“
channel是Go語言中各個并發(fā)結構體(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
goroutine底層使用協程（coroutine）實現并發(fā)，coroutine是一種運行在用戶態(tài)的用戶線程，類似于greenthread。
go選擇使用coroutine的出發(fā)點是因為：
用戶空間，避免了內核態(tài)和用戶態(tài)的切換導致的成本
可以由語言和框架層進行調度
更小的?？臻g允許創(chuàng)建大量實例
生成一個goroutine的方式非常的簡單：
go f()
通信機制channel也很方便，傳數據用channel <- data，取數據用<-channel。
在通信過程中，傳數據channel <- data和取數據<-channel必然會成對出現，因為這邊傳，那邊取，兩個goroutine之間才會實現通信。
而且不管傳還是取，必阻塞，直到另外的goroutine傳或者取為止。
以流程圖形式展示這一過程如下：
假設有兩個goroutine，其中一個首先向channel發(fā)送了數據：（goroutine為矩形，channel為箭頭）
左邊的goroutine開始阻塞，等待有人從channel接收數據。
然后右邊的goroutine發(fā)起了接收操作。
右邊的goroutine也開始阻塞，等待有人向cahnnel發(fā)送數據。
這時候，兩邊goroutine都發(fā)現了對方，于是兩個goroutine就通過channel實現了數據的傳輸。
我們先從線程講起，無論語言層面是何種并發(fā)模型，到了操作系統(tǒng)層面，一定是以線程的形態(tài)存在的。而操作系統(tǒng)根據資源訪問權限的不同，體系架構可分為用戶空間和內核空間；內核空間主要操作訪問CPU資源、I/O資源、內存資源等硬件資源，為上層應用程序提供最基本的基礎資源，用戶空間則就是上層應用程序的固定活動空間，用戶空間不可以直接訪問資源，必須通過“系統(tǒng)調用”、“庫函數”或“Shell腳本”來調用內核空間提供的資源。
我們現在的計算機語言，可以狹義的認為是一種“軟件”，它們中所謂的“線程”，往往是用戶態(tài)的線程，和操作系統(tǒng)本身內核態(tài)的線程（簡稱KSE），還是有區(qū)別的。
線程模型的實現，可以分為以下幾種方式：
用戶級線程模型
如圖所示，多個用戶態(tài)的線程對應著一個內核線程，程序線程的創(chuàng)建、終止、切換或者同步等線程工作必須自身來完成。
內核級線程模型
這種模型直接調用操作系統(tǒng)的內核線程，所有線程的創(chuàng)建、終止、切換、同步等操作，都由內核來完成。C++就是這種。
兩級線程模型
這種模型是介于用戶級線程模型和內核級線程模型之間的一種線程模型。
這種模型的實現非常復雜：
和內核級線程模型類似，一個進程中可以對應多個內核級線程，但是進程中的線程不和內核線程一一對應；
這種線程模型會先創(chuàng)建多個內核級線程，然后用自身的用戶級線程去對應創(chuàng)建的多個內核級線程；
自身的用戶級線程需要本身程序去調度，內核級的線程交給操作系統(tǒng)內核去調度。
Go語言的線程模型就是一種特殊的兩級線程模型。暫且叫它“GPM”模型吧。
GPM簡介
G指的是Goroutine，其實本質上也是一種輕量級的線程。
P指的是”processor”，代表了M所需的上下文環(huán)境，也是處理用戶級代碼邏輯的處理器。
M指的是Machine，一個M直接關聯了一個內核線程。
三者關系如下圖所示：
上圖講的是兩個線程(內核線程)的情況。一個M會對應一個內核線程，一個M也會連接一個上下文P，一個上下文P相當于一個“處理器”，一個上下文連接一個或者多個Goroutine。
P(Processor)的數量是在啟動時被設置為環(huán)境變量GOMAXPROCS的值，或者通過運行時調用函數runtime.GOMAXPROCS()進行設置。
Processor數量固定意味著任意時刻只有固定數量的線程在運行go代碼。Goroutine中就是我們要執(zhí)行并發(fā)的代碼。
圖中P正在執(zhí)行的Goroutine為藍色；處于待執(zhí)行狀態(tài)的Goroutine為灰色，灰色的Goroutine形成了一個隊列runqueues。
拋棄P(Processor)
你可能會想，為什么一定需要一個上下文，我們能不能直接除去上下文，讓Goroutine的runqueues掛到M上呢？答案是不行，需要上下文的目的，是讓我們在遇到內核線程阻塞的時候,可以直接放開上下文令其繼續(xù)執(zhí)行其他線程，而不會阻塞在當前線程。
一個很簡單的例子就是系統(tǒng)調用sysall，一個線程肯定不能同時執(zhí)行代碼和系統(tǒng)調用，因此它將被阻塞，這個時候，此線程M需要放棄當前的上下文環(huán)境P，以便可以讓其他的Goroutine被調度執(zhí)行。
如上圖左圖所示，M0中的G0執(zhí)行了syscall，然后就創(chuàng)建了一個M1(也有可能本身就存在，沒創(chuàng)建)，（轉向右圖）然后M0丟棄了P，等待syscall的返回值，M1接受了P，將·繼續(xù)執(zhí)行Goroutine隊列中的其他Goroutine。
當系統(tǒng)調用syscall結束后，M0會“偷”一個上下文，如果不成功，M0就把它的Gouroutine G0放到一個全局的runqueue中，然后自己放到線程池或者轉入休眠狀態(tài)。
全局runqueue是各個P在運行完自己的本地的Goroutine runqueue后用來拉取新goroutine的地方。P也會周期性的檢查這個全局runqueue上的goroutine，否則，全局runqueue上的goroutines可能得不到執(zhí)行而餓死。
均衡的分配工作
按照以上的說法，上下文P會定期的檢查全局的goroutine 隊列中的goroutine，以便自己在消費掉自身Goroutine隊列的時候有事可做。假如全局goroutine隊列中的goroutine也沒了呢？就從其他運行的中的P的runqueue里偷。
每個P中的Goroutine不同導致他們運行的效率和時間也不同，在一個有很多P和M的環(huán)境中，不能讓一個P跑完自身的Goroutine就沒事可做了，因為或許其他的P有很長的goroutine隊列要跑，得需要均衡。
該如何解決呢？
Go的做法倒也直接，從其他P中偷一半。
到此，相信大家對“如何理解go并發(fā)機制及它所使用的CSP并發(fā)模型”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續(xù)學習！
重慶分公司
重慶分公司
