詳解Golang調(diào)度器并發(fā)編程的重中之重

Golang作為一門現(xiàn)代化的編程語言，在并發(fā)編程方面具有非常高的效率和性能。這得益于其強(qiáng)大的調(diào)度器，它是Golang的核心之一，也是并發(fā)編程的重中之重。

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在本文中，我們將詳細(xì)介紹Golang的調(diào)度器，并探討其在并發(fā)編程中的作用和實(shí)現(xiàn)原理。

1. 調(diào)度器的作用

在Golang中，調(diào)度器負(fù)責(zé)管理和協(xié)調(diào)所有的goroutine，使用調(diào)度器可以實(shí)現(xiàn)真正的并發(fā)編程。Golang的調(diào)度器主要有以下幾個(gè)作用：

1.1 負(fù)責(zé)管理goroutine

Goroutine是Golang的一種并發(fā)執(zhí)行機(jī)制。調(diào)度器負(fù)責(zé)管理所有的goroutine，包括它們的調(diào)度和運(yùn)行等方面。

1.2 實(shí)現(xiàn)多核并行

調(diào)度器能夠利用多核CPU實(shí)現(xiàn)并行執(zhí)行，將多個(gè)goroutine分配到不同的CPU核上執(zhí)行，并且能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整goroutine的數(shù)量和分配策略。

1.3 避免死鎖和資源爭用

調(diào)度器能夠監(jiān)控程序中的鎖和資源，以避免死鎖和資源爭用的情況發(fā)生，提高程序的穩(wěn)定性和可靠性。

2. 調(diào)度器的實(shí)現(xiàn)原理

Golang的調(diào)度器采用了一種稱為"m:n"調(diào)度的策略，即將m個(gè)goroutine映射到n個(gè)操作系統(tǒng)線程上。

2.1 G-P-M模型

Golang的調(diào)度器采用了一種 G-P-M 模型，其中，

G表示goroutine，它是Golang的并發(fā)執(zhí)行單元。

P表示處理器，它負(fù)責(zé)管理goroutine。

M表示操作系統(tǒng)線程（Machine），實(shí)際的執(zhí)行單元。

在G-P-M模型中，P對(duì)應(yīng)了一個(gè)本地運(yùn)行隊(duì)列（Local Run Queue），每個(gè)P都有自己的本地運(yùn)行隊(duì)列，用于存放正在執(zhí)行和等待執(zhí)行的goroutine。P還會(huì)和M進(jìn)行綁定，即將一個(gè)或多個(gè)M與一個(gè)P進(jìn)行綁定，這樣P就可以使用與之綁定的M來執(zhí)行g(shù)oroutine。

2.2 調(diào)度算法

Golang的調(diào)度器采用了三種調(diào)度算法，分別是搶占式調(diào)度（Preemption）、非搶占式調(diào)度（Non-Preemption）和自旋鎖調(diào)度（Spin Locking Scheduling）。

搶占式調(diào)度是指，當(dāng)一個(gè)goroutine運(yùn)行時(shí)間過長時(shí)，會(huì)被調(diào)度器強(qiáng)制中斷，以確保其他goroutine也能有機(jī)會(huì)運(yùn)行。

非搶占式調(diào)度是指，當(dāng)一個(gè)goroutine執(zhí)行完畢或主動(dòng)調(diào)用yield()函數(shù)時(shí)，調(diào)度器才會(huì)進(jìn)行調(diào)度。

自旋鎖調(diào)度是指，當(dāng)一個(gè)goroutine等待某個(gè)資源時(shí)，調(diào)度器會(huì)將其加入等待隊(duì)列，但并不會(huì)將其掛起，而是將其放入一個(gè)自旋鎖中循環(huán)等待，當(dāng)該資源可用時(shí)，調(diào)度器會(huì)將其喚醒。

3. 性能優(yōu)化

在使用Golang調(diào)度器的過程中，為了提高性能，我們可以采取以下措施：

3.1 減少鎖的競爭

在多線程編程中，鎖的使用是非常頻繁的，而鎖的競爭也是影響性能的一個(gè)因素。因此，在使用鎖的時(shí)候，我們應(yīng)盡可能減少鎖的競爭，采用細(xì)粒度鎖等方案來提高效率。

3.2 控制goroutine的數(shù)量

在實(shí)際應(yīng)用中，如果創(chuàng)建過多的goroutine，會(huì)導(dǎo)致goroutine的調(diào)度和切換帶來的性能瓶頸。因此，我們需要根據(jù)實(shí)際情況，控制goroutine的數(shù)量，避免出現(xiàn)過多的競爭和調(diào)度開銷。

3.3 使用無鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

使用無鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以避免鎖的競爭，提高系統(tǒng)的并發(fā)性能。在Golang中，常用的無鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括atomic包和sync/atomic包。

總之，Golang調(diào)度器是實(shí)現(xiàn)并發(fā)編程的重中之重，其實(shí)現(xiàn)原理和調(diào)度算法都非常的底層和復(fù)雜。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)實(shí)際情況，采用合適的性能優(yōu)化措施，以提高程序的穩(wěn)定性和可靠性。

名稱欄目：詳解Golang調(diào)度器并發(fā)編程的重中之重
文章來源：http://www.muchs.cn/article5/dgppdoi.html

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