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Goroutine

Go Guide大约 4 分钟

Goroutine | 协程

Goroutine 是 Go 语言的并发编程模型，它是一种轻量级的线程，由 Go 运行时管理，我们也可以称之为协程。

优点

  • 轻量级：Goroutine 的栈空间初始大小只有 2KB，可以动态扩容，最大可达 1GB
  • 快速启动：Goroutine 的启动时间只有 1~2us
  • 高效调度：Goroutine 的调度器采用 M:N 模型，可以将 M 个 Goroutine 映射到 N 个 OS 线程上，实现高效调度
  • 通信简单：Goroutine 之间通过 Channel 进行通信，实现数据共享
  • 无锁：Goroutine 之间通过 Channel 进行通信，无需加锁
  • 高并发：Goroutine 可以轻松创建数十万个，实现高并发
  • 高性能：Goroutine 的调度器采用抢占式调度，实现高性能

注意

Goroutine 是 Golang 十分重要的特性，也是 Golang 的并发编程的核心，掌握 Goroutine 的使用和原理对于 Golang 的学习至关重要。对于编写高性能的并发程序，Goroutine 是一个非常好的选择。

创建 Goroutine

由于 Goroutine 是 Golang 非常重视的基本功能，因此在 Golang 中创建异步 Goroutine 非常简单，只需要在函数调用前加上 go 关键字即可，比绝大部分的编程语言都要简单。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    go func() {
        for {
            fmt.Println("running...")
            time.Sleep(time.Second)
        }
    }()

    time.Sleep(5 * time.Second)
}

使用 go 加上任意 func 即可创建一个 Goroutine，Goroutine 会在后台执行，不会阻塞主线程。

如何停止 Goroutine

  • 运行结束：Goroutine 会在函数运行结束后自动结束
  • 超时结束：通过 context.WithTimeout() 或 context.WithDeadline() 可以设置 Goroutine 的超时时间
  • 手动结束：通过 context.WithCancel() 可以手动结束 Goroutine
  • 通道结束：通过 Channel 通信，可以结束 Goroutine

Goroutine 和 Channel

我们知道，无论是在线程还是协程，在运行的时候都会遇到贡献数据或传递数据的情况，在 Golang 中，我们可以通过 Channel 来实现 Goroutine 之间的通信。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    ch := make(chan int)

    go func() {
        for {
            select {
            case <-ch:
                fmt.Println("exit")
                return
            default:
                fmt.Println("running...")
                time.Sleep(time.Second)
            }
        }
    }()

    time.Sleep(5 * time.Second)
    ch <- 1
}

在上面的例子中，我们创建了一个 Channel ch，在主线程中向 ch 中发送了一个数据，Goroutine 中通过 select 语句监听 ch，当 ch 中有数据时，Goroutine 会退出。

协程之间通过 Channel 通信的例子：

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func main() {
	ch := make(chan string)

	go sendData(ch)
	go getData(ch)

	time.Sleep(time.Second)
}

func sendData(ch chan string) {
	ch <- "Bilibili"
	ch <- "Youtube"
}

func getData(ch chan string) {
	var input string
	for {
		input = <-ch
		fmt.Printf("%s ", input)
	}
}

// 结果: Bilibili Youtube

Goroutine 字段介绍

相关信息

源码

字段说明
goidGoroutine ID, 唯一标识符
statusGoroutine 状态， 如运行和阻塞
stackGoroutine 栈空间
gopcGoroutine PC 寄存器
mGoroutine 所在的 M
lockedGoroutine 是否被锁定
schedGoroutine 调度器
atomicstatusGoroutine 原子状态
例子

使用 runtime 包可以获取当前 Goroutine 的 ID：

goroutineID := runtime.GoID()

Goroutine 的9种状态类型

字段编号描述
_Gidle0表示此 Goroutine 刚刚分配并且尚未初始化。
_Grunnable1表示此 Goroutine 在运行队列中。它当前不执行用户代码。堆栈不属于它。
_Grunning2表示此 Goroutine 可能执行用户代码。堆栈由此 Goroutine 拥有。它不在运行队列中。它被分配给一个 M 和一个 P。
_Gsyscall3表示此 Goroutine 正在执行系统调用。它不执行用户代码。堆栈由此 Goroutine 拥有。它不在运行队列中。它被分配给一个 M。
_Gwaiting4表示此 Goroutine 在运行时被阻塞。它不执行用户代码。它不在运行队列中，但应该在某个地方记录（例如，一个通道等待队列），以便在必要时可以准备就绪。堆栈不属于它，除非在适当的通道锁下，通道操作可能读取或写入堆栈的某些部分。否则，在 Goroutine 进入 _Gwaiting 后访问堆栈是不安全的（例如，它可能会被移动）。
_Gmoribund_unused5目前未使用，但在 gdb 脚本中硬编码。
_Gdead6表示此 Goroutine 当前未使用。它可能刚刚退出，位于空闲列表上，或者刚刚初始化。它不执行用户代码。它可能具有堆栈，也可能没有。G 和其堆栈（如果有）由正在退出 G 的 M 或从空闲列表中获取 G 的 M 拥有。
_Genqueue_unused7目前未使用。
_Gcopystack8表示此 Goroutine 的堆栈正在移动。它不执行用户代码，也不在运行队列中。堆栈由将其放入 _Gcopystack 的 Goroutine 拥有。
_Gscan0x1000与除 _Grunning 之外的其他状态组合表示 GC 正在扫描堆栈。Goroutine 不执行用户代码，堆栈由设置 _Gscan 位的 Goroutine 拥有。