Golang揭秘之多线程模型

好久没有更新博客了，离上一篇博客有小半年的时间了，今天的主题就聊聊Golang吧。

Go最近两年是门特别火的语言，想必大家也知道他是谷歌一众大神开发出来的一种高并发、跨平台的静态语言，号称“二十一世纪的C语言”，确实他的语法跟C很相似，语法比较简单，有其他语言基础的童鞋上手也比较容易，下面先谈谈他的语言特性：

1. 静态类型和编译型：
   变量或常量申明时必须指定类型且不可改变；程序必须通过编译生成可执行的二进制文件。
2. 跨平台：
   支持大部门主流的计算架构和操作系统，下载相应平台的语言安装包即可。
3. 自动垃圾回收机制
   程序运行过程中创建的对象由 Go 的运行时系统全权负责回收，这是高级语言必有得特性，与 Java 类似。
4. 并发编程：
   有自己的并发编程模型，主要由goroutine和channel组成，还有go关键字。
5. 多编程范式：
   支持函数式编程和面向对象编程。

聊完基本特性，接下来我们看看目前主流语言所采用的多线程模型。线程主要分为用户线程和内核线程，用户线程由各语言代码所支持，而内核线程是由操作系统内核所支持。多线程模型主要就是用户线程与内核线程的连接方式：

1. 多对一模型（M : 1）：多个用户级线程映射到一个内核级线程，线程管理在用户空间完成。
   
   

   thread_1.png

   优点：线程上下文切换都发生在用户空间，避免模态切换（mode switch），从而对于性能有 积极的影响。
   缺点：所有的线程基于一个内核调度实体即内核线程，多核处理器得不到更好的利用。

2. 一对一模型（1 : 1）：每个用户级线程映射到一个内核级线程。

   

   thread_2.png

   优点：多处理器硬件下，内核空间线程模型支持了真正的并行，当一个线程被阻塞后，允许另一个线程继续执行，所以并发能力较强。

   缺点：每创建一个用户级线程都需要创建一个内核级线程与其对应，这样创建线程的开销比

   较大，会影响到应用程序的性能。

3. 多对多模型（M : N）：内核线程和用户线程的数量比为 M : N，综合了前两种的优点。

   

   thread_3.png

   优点：这种模型实际上是多个线程被绑定到了多个内核线程上，这使得大部分的线程上下文切换都发生在用户空间，而多个内核线程又可以充分利用处理器资源。

Go实现了多对多模型（M : N）线程模型，Golang内部的调度器（scheduler）可以让多核CPU中的每个CPU执行一个goroutine（协程的一种实现），所以想理解goroutine的并发机制原理就需要了解Go的调度器的工作原理。