goroutine原理的图文详解

Go语⾔运⾏时环境提供了⾮常强⼤的管理goroutine和系统内核线程的调度器， 内部提供了三种
对象： Goroutine， Machine， Processor。

在宏观上说， Goroutine与Machine因为Processor的存在，形成了多对多（M:N）的关系。 M个
⽤户线程对应N个系统线程，缺点增加了调度器的实现难度。

Goroutine是Go语⾔中并发的执⾏单位。 Goroutine底层是使⽤协程(coroutine)实现， coroutine
是⼀种运⾏在⽤户态的⽤户线程（参考操作系统原理：内核态，⽤户态）它可以由语⾔和框架层
调度。 Go在语⾔层⾯实现了调度器，同时对⽹络， IO库进⾏了封装处理，屏蔽了操作系统层⾯的
复杂的细节，在语⾔层⾯提供统⼀的关键字⽀持。

三者与内核级线程的关系如下图所示：

⼀个Machine会对应⼀个内核线程（K），同时会有⼀个Processor与它绑定。⼀个Processor连接
⼀个或者多个Goroutine。 Processor有⼀个运⾏时的Goroutine（上图中绿⾊的G），其它的
Goroutine处于等待状态。

Processor的数量同时可以并发任务的数量，可通过GOMAXPROCS限制同时执⾏⽤户级任务的操
作系统线程。 GOMAXPROCS值默认是CPU的可⽤核⼼数，但是其数量是可以指定的。

当⼀个Goroutine创建被创建时， Goroutine对象被压⼊Processor的本地队列或者Go运⾏时
全局Goroutine队列。

Processor唤醒⼀个Machine，如果Machine的waiting队列没有等待被 唤醒的Machine，则
创建⼀个（只要不超过Machine的最⼤值， 10000）， Processor获取到Machine后，与此
Machine绑定，并执⾏此Goroutine。

Machine执⾏过程中，随时会发⽣上下⽂切换。当发⽣上下⽂切换时，需要对执⾏现场进⾏
保护，以便下次被调度执⾏时进⾏现场恢复。 Go调度器中Machine的栈保存在Goroutine对
象上，只需要将Machine所需要的寄存器(堆栈指针、程序计数器等)保存到Goroutine对象上
即可。

如果此时Goroutine任务还没有执⾏完， Machine可以将Goroutine重新压⼊Processor的队
列，等待下⼀次被调度执⾏。

如果执⾏过程遇到阻塞并阻塞超时， Machine会与Processor分离，并等待阻塞结束。此时
Processor可以继续唤醒Machine执⾏其它的Goroutine，当阻塞结束时， Machine会尝
试”偷取”⼀个Processor，如果失败，这个Goroutine会被加⼊到全局队列中，然后Machine
将⾃⼰转⼊Waiting队列，等待被再次唤醒。

Go依赖于称为CSP（Communicating Sequential Processes）的并发模型，通过
Channel实现这种同步模式。

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