goroutine簡介
golang語言作者Rob Pike說，“Goroutine是一個與其他goroutines 併發運行在同一地址空間的Go函數或方法。一個運行的程序由一個或更多個goroutine組成。它與線程、協程、進程等不同。它是一個goroutine“。
- goroutine通過通道來通信，而協程通過讓出和恢復操作來通信；
- goroutine 通過Golang 的調度器進行調度，而協程通過程序本身調度；
簡單的說就是Golang自己實現了協程並叫做goruntine（本文稱Go協程），且比協程更強大。
goroutine調度原理
上面說到Go協程是通過Golang的調度器進行調度的，其中調度器的線程模型爲兩級線程模型。
有關兩級線程模型的介紹，可以看這篇文章
我們來看下Golang實現的兩級線程模型是怎樣的。首先要知道這三個字母代表的含義
- M：代表內核級的線程
- P：全程Processor，代表運行Go協程所需要的資源（上下文環境）
- G：代表Go協程
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我們先看下爲實現調度Golang定義了這些數據結構存M，P，G
| 名稱 | 作用範圍 | 描述 |
|---|---|---|
| 全局M列表 | Go的運行時 | 存放所有M的單向鏈表 |
| 全局P列表 | Go的運行時 | 存放所有P的數組 |
| 全局G列表 | Go的運行時 | 存放所有G的切片 |
| 調度器的空閒M列表 | 調度器 | 存放空閒M的單向鏈表 |
| 調度器的空閒P列表 | 調度器 | 存放空閒P的單向鏈表 |
| 調度器的自由G列表 | 調度器 | 存放自由G的單向鏈表（有兩個） |
| 調度器的可運行G隊列 | 調度器 | 存放可運行G的隊列 |
| P的自由G列表 | 本地P | 存放當前P中自由G的單向鏈表 |
| P的可運行G隊列 | 本地P | 存放當前P中可運行G的隊列 |
然後從上往下解析Go的兩級線程模型圖
（1）M和內核線程之間是一對一的關係，一個M在其生命週期中，只會和一個內核線程關聯，所以不會出現對內核線程的頻繁切換；
Golang的運行時執行系統監控和垃圾回收等任務時候會導致創建M，M空閒時不會被銷燬，而是放到一個
調度器的空閒M列表中，等待與P關聯，M默認數量爲10000
（2）P和M之間是多對多的關係，P和G之間是一對多的關係，他們的關聯是易變的，由Golang的調度器完成調度；
Golang的運行時按規則調度，讓P和不同的M建立或斷開關聯，使得P中的G能夠及時獲得運行時機
（3）P的數量默認爲CPU總核心數，最大爲256，當P沒有可運行的G時候（P的可運行G隊列爲空），P會被放到調度器的空閒P列表中，等待M與它關聯；
P有可能會被銷燬，如運行時用runtime.GOMAXPROCS把P的數量從32降到16時，剩餘16個會被銷燬，它們原來的G會先轉到調度器
可運行的G隊列和自由G列表
（4）每個P中有可運行的G隊列（如圖中最下面的那行G）和自由G列表（圖中未畫出來），當G的代碼執行完後，該G不會被銷燬，而是被放到P的自由G列表或調度器的自由G列表。如果程序新建了Go協程，調度器會在自由G列表中取一個G，然後把Go協程的函數賦值到G中（如果自由G列表爲空，就創建一個G）；
可見Golang調度器在調度時很大程度複用了M，P，G
（5）在Go程序初始化後，調度器首先進行一輪調度，此時用M去搜索可運行的G。其中我們的main函數也是一個G，找到可運行的G後就執行它；
至於怎麼找可運行的G呢？答案是到處找，想盡辦法找（這裏只列出一部分地方）。
- 從
本地P的可運行的G隊列找- 從
調度器的可運行的G隊列找- 從
其他P的可運行的G隊列找
（6）P的可運行G隊列最大隻能存放長度爲256的G，當隊列滿後，調度器會把一半的G轉到調度器的可運行G隊列。
系統監控
上面大概描述了關於goroutine調度的流程。現在還存在一個問題，那就是當Go協程很多（併發量大）時候，顯然G是不能一直執行下去的，因爲也需要把執行機會留給其他的G。此時Golang運行時的系統監控就起作用了。
一般情況，當G運行時間超過10ms後，該G就會被系統告知需要停止了，讓其他G運行。（這裏情況比較複雜，並不能確保每個G都能被公平執行）
以下特殊情況該G不需要停止
- P的可運行G隊列爲空（沒有其他G可運行）
- 有空閒的M在尋找可運行的G（沒有其他G可運行）
- 空閒的P（還有P閒着）
總結
Golang以兩級線程實現模型，自己實現goruntine和調度器，優勢在於並行和非常低的資源使用。
主要體現：
- 內存消耗方面（每個Go協程佔的內存遠小於線程佔的內存）
- 切換(調度)開銷方面
- 線程切換涉及模式切換(從用戶態切換到內核態)
此外，Go協程執行任務完成的順序並不都是按我們預期的那樣（程序不加以控制的情況下），特別在一些耗時較長的任務中。且每個Go協程執行的時間也不是絕對公平的。
文章轉自：https://www.cnblogs.com/FireworksEasyCool/p/11508806.html