golang协程为什么比线程轻量？

作者: one_zheng | 来源:发表于2019-07-07 16:19 被阅读0次

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先理解下进程、线程跟协程的概念：

进程
计算机的操作系统模式是一种多任务系统，操作系统接管了所有的硬件资源，并且本身运行在一个受硬件保护的级别。所有的应用程序都以进程(process)的方式运行在比操作系统权限更低的级别，每个进程都有自己独立的地址空间，使得进程之间的地址空间相互隔离。CPU由操作系统统一进行分配，每个进程根据进程的优先级的高低都有机会得到CPU,但是如果允许时间超出了一定的时间，操作系统会暂停该进程，将CPU资源分配给其他等待的进程。这种CPU的分配方式即所谓的抢占式，操作系统可以强制剥夺CPU资源并且分配给它认为目前最需要的进程。如果操作系统分配给每个进程的时间都很短，即CPU在多个进程间快速地切换，从而造成了很多进程都在同时运行的假象。

线程
线程有时被称为轻量级进程（Lightweight Process）,是程序执行流的最小单元，一个标准的线程由线程ID,当前指令指针（PC）、寄存器集合和堆栈组成，通常意义上，一个进程🈶一个到多个线程组成，各个线程之间共享程序的内存空间（包括代码段、数据段、堆等）及一些进程级的资源（如打开文件和信号）。一个经典的线程与进程的关系如图1-8所示：

image.png

go协程
协程（coroutine）是Go语言中的轻量级线程实现，由Go运行时（runtime）管理。

进程、线程、协程的关系和区别：

进程拥有自己独立的堆和栈，既不共享堆，亦不共享栈，进程由操作系统调度。
线程拥有自己独立的栈和共享的堆，共享堆，不共享栈，线程亦由操作系统调度(标准线程是的)。
协程和线程一样共享堆，不共享栈，协程由程序员在协程的代码里显示调度。

并发与并行（Concurrency and Parallelism)

并发是指程序的逻辑结构。非并发的程序就是一根竹竿捅到底，只有一个逻辑控制流，也就是顺序执行的(Sequential)程序，在任何时刻，程序只会处在这个逻辑控制流的某个位置。而如果某个程序有多个独立的逻辑控制流，也就是可以同时处理(deal)多件事情，我们就说这个程序是并发的。这里的“同时”，并不一定要是真正在时钟的某一时刻(那是运行状态而不是逻辑结构)，而是指：如果把这些逻辑控制流画成时序流程图，它们在时间线上是可以重叠的。

并行是指程序的运行状态。如果一个程序在某一时刻被多个CPU流水线同时进行处理，那么我们就说这个程序是以并行的形式在运行。（严格意义上讲，我们不能说某程序是“并行”的，因为“并行”不是描述程序本身，而是描述程序的运行状态，但这篇小文里就不那么咬文嚼字，以下说到“并行”的时候，就是指代“以并行的形式运行”）显然，并行一定是需要硬件支持的。

而且不难理解：

1. 并发是并行的必要条件，如果一个程序本身就不是并发的，也就是只有一个逻辑控制流，那么我们不可能让其被并行处理。
1. 并发不是并行的充分条件，一个并发的程序，如果只被一个CPU流水线进行处理(通过分时)，那么它就不是并行的。

为什么协程比线程轻量？

1. go协程调用跟切换比线程效率高

线程并发执行流程：
线程是内核对外提供的服务，应用程序可以通过系统调用让内核启动线程，由内核来负责线程调度和切换。线程在等待IO操作时线程变为unrunnable状态会触发上下文切换。现代操作系统一般都采用抢占式调度，上下文切换一般发生在时钟中断和系统调用返回前，调度器计算当前线程的时间片，如果需要切换就从运行队列中选出一个目标线程，保存当前线程的环境，并且恢复目标线程的运行环境，最典型的就是切换ESP指向目标线程内核堆栈，将EIP指向目标线程上次被调度出时的指令地址。