笔记记录了Goroutine的概念，特点，使用场景等等。

概述

来自go官方指南中的概述

Go 原生支持应用之间的通信和程序的并发。程序可以在不同的处理器和计算机上同时执行不同的代码段。Go 语言为构建并发程序的基本代码块是 协程 (goroutine) 与通道 (channel)。他们需要语言，编译器，和runtime的支持。Go 语言提供的垃圾回收器对并发编程至关重要。

协程是轻量的，比线程更轻。它们痕迹非常不明显（使用少量的内存和资源）：使用 4K 的栈内存就可以在堆中创建它们。因为创建非常廉价，必要的时候可以轻松创建并运行大量的协程（在同一个地址空间中 100,000 个连续的协程）。并且它们对栈进行了分割，从而动态的增加（或缩减）内存的使用；栈的管理是自动的，但不是由垃圾回收器管理的，而是在协程退出后自动释放。

协程是通过使用关键字 go 调用（执行）一个函数或者方法来实现的（也可以是匿名或者 lambda 函数）。这样会在当前的计算过程中开始一个同时进行的函数，在相同的地址空间中并且分配了独立的栈，比如：go sum(bigArray)，在后台计算总和。

协程的栈会根据需要进行伸缩，不出现栈溢出；开发者不需要关心栈的大小。当协程结束的时候，它会静默退出：用来启动这个协程的函数不会得到任何的返回值。

任何 Go 程序都必须有的 main() 函数也可以看做是一个协程，尽管它并没有通过 go 来启动。协程可以在程序初始化的过程中运行（在 init() 函数中）。

在一个协程中，比如它需要进行非常密集的运算，你可以在运算循环中周期的使用 runtime.Gosched()：这会让出处理器，允许运行其他协程；它并不会使当前协程挂起，所以它会自动恢复执行。使用 Gosched() 可以使计算均匀分布，使通信不至于迟迟得不到响应。

传统用户线程的特点与限制

固定栈大小

• 用户线程的栈大小通常是固定的（例如 1 MB），需要在创建时预先分配。
• 如果线程过多，可能导致内存不足或资源浪费。

调度开销较大

• 用户线程依赖线程库（如 POSIX pthread）或操作系统调度，线程切换需要保存和恢复上下文，开销较高。
• 当线程数量较多时，调度器可能成为性能瓶颈。

同步复杂

• 用户线程之间的通信和同步需要依赖锁（如 mutex）、条件变量等。
• 锁的使用容易导致死锁、竞争条件和性能问题。

Goroutine优势

极低的创建和调度开销

• Goroutine 由 Go runtime 管理，创建开销远低于传统用户线程。
• 初始栈仅约 2 KB，而传统线程通常需要分配 1 MB 或更多的固定栈空间。
• 栈会根据需要动态扩展，避免内存浪费和栈溢出。

高效的 M:N 调度模型

• Go runtime 的调度器通过 M:N 模型，将大量 Goroutine 映射到少量操作系统线程上。  - M:N 模型： 多个 Goroutine 映射到多个操作系统线程。  - 调度器自动管理 Goroutine 的上下文切换，减少 CPU 和内存开销。   原生支持通信机制

• 提供基于 CSP（通信顺序进程） 的 channel，用于 Goroutine 间的通信和同步：

• 安全性： 避免共享内存带来的竞争问题。

• 简洁性： 简化代码逻辑，降低锁的使用频率。

轻量且易扩展

• Goroutine 可以轻松支持 成千上万个并发任务，而传统用户线程的数量通常受系统资源限制。
• Goroutine 的动态栈扩展使其适用于资源有限的环境。

自动内存管理

• Go 的垃圾回收器会帮助管理 Goroutine 的内存，开发者无需手动释放栈或管理其生命周期。
• 传统用户线程通常需要手动管理内存使用，容易导致泄漏。

Goroutine 的不足

调度依赖 Go runtime

• Goroutine 的调度完全由 Go runtime 管理，而非操作系统。
• 对于某些实时性要求较高的任务，可能不如传统线程精准。

并行受限于线程数

• Goroutine 依赖操作系统线程运行，若线程数受限，则 Goroutine 的并行能力也会下降。
• 可以通过 GOMAXPROCS 调整最大并行核心数，但受硬件限制。

调用非 Go 语言代码的影响

• 如果 Goroutine 调用阻塞的非 Go 语言代码（如 C 函数），可能阻塞整个操作系统线程，而非单个 Goroutine，降低并发效率。

并发能力

Go 协程 (Goroutines)：

• Go 协程是 **并发** 的基本单元，能够被调度为真正的并行运行。
• Go 的运行时调度器通过将 Goroutines 映射到操作系统线程上，实现了多核并行执行。
• Goroutines 是为大规模并发任务设计的，轻量级且可以动态扩展栈，非常适合处理数十万甚至更多的并发任务。

其他语言的协程 (Coroutines)：

• 协程通常只实现 **协作式并发**，不是真正的并行。
• 一个协程会通过显式的 **让出 (yield)** 控制权，转移到另一个协程。
• 它们更像是 “轻量级的函数生成器”，适合单线程环境下的任务切换，但不直接支持并行。

特性总结

Go 的协程（goroutine）是 Go 语言提供的一种轻量级并发机制，是编写并发程序的核心组件。它通过语言层面实现了高效的任务调度，使开发者可以轻松实现并发和并行操作。其本质上是一种用户线程。

特性	Goroutine	传统用户线程
栈大小	动态调整，初始栈仅约 2 KB	固定大小，通常为 1-8 MB
内存使用	更轻量级，可以创建成千上万的 Goroutine	占用更多内存，线程数受系统资源限制
调度方式	Go runtime 的 M:N 调度，用户级调度	用户线程库实现 M:1 或 1:1 调度
上下文切换	由 Go runtime 调度，开销小	线程库或操作系统负责，开销较大
并行支持	可以利用多核，通过绑定操作系统线程实现并行	依赖线程库或操作系统实现并行
通信方式	提供原生的 channel，简化同步	需要借助锁或信号量（如 mutex、cond）
创建开销	极低，几乎可忽略	创建线程需要系统调用，开销较高
运行时依赖	完全依赖 Go 的 runtime	依赖用户线程库和底层操作系统

适用场景

高并发任务

• 适合 I/O 密集型任务，如处理网络请求或构建微服务。
• 每个请求可以通过一个 Goroutine 处理，性能高效。

并行计算

• 适用于多核系统上的计算密集型任务，通过 sync.WaitGroup 或 channel 同步结果。

定时任务与后台服务

• Goroutine 的轻量特性使其非常适合定时任务或后台任务。