golang 协程 执行顺序

协程（goroutine）是Golang中重要的并发编程特性之一，可以让程序以更高效的方式执行多个任务。本文将介绍Golang协程的执行顺序。

Golang协程基础

Golang协程是轻量级的线程，可以在单个线程上高效地运行数千个协程。这些协程独立执行，相互之间不会阻塞或干扰，通过通信机制进行数据传递。

Golang使用关键字`go`来启动一个新的协程。下面是一个示例：

go someFunction()

以上代码会在新的协程中异步执行`someFunction()`函数，并立即返回。

Golang协程执行顺序

Golang中的协程是非确定性的，没有固定的执行顺序。它们的执行顺序由调度器决定，根据其算法来选择哪个协程可以执行。

通过调度器，Golang可以在多个线程上同时运行多个协程。当一个协程遇到I/O操作、函数调用阻塞或等待其他协程时，调度器会切换到可执行的协程，以保持程序的高效执行。

以下是一个简单示例，展示了Golang协程的执行顺序：

package main
 
import (
    "fmt"
    "time"
)
 
func main() {
    go printNumbers()
    go printLetters()
    time.Sleep(time.Second)
}
 
func printNumbers() {
    for i := 1; i <= 5; i++ {
        fmt.Printf("%d ", i)
    }
}
 
func printLetters() {
    for i := 'a'; i <= 'e'; i++ {
        fmt.Printf("%c ", i)
    }
}

上述代码中，我们启动了两个协程，一个打印数字1到5，另一个打印字母'a'到'e'。通过`time.Sleep(time.Second)`等待一秒钟，以确保所有协程完成。

Golang协程调度器

Golang使用一个称为GMP（Goroutine-Scheduler-Machine）模型的调度器来管理协程的执行。这个调度器由运行时系统自动管理，并以锁定线程（P）为基本单位进行调度。一个线程可以控制多个协程的执行。

GMP模型的关键点如下：

1. G（Goroutine）：G是协程的执行上下文，包括栈和执行状态。Gobootstrap是启动程序的初始Goroutine，它负责初始化运行时系统。G1至Gn是由Gobootstrap派生的其他Goroutines。
2. P（Processor）：P代表逻辑处理器，即操作系统中的内核线程。一个P可以绑定到一个M或多个M上，以执行协程。
3. M（Machine）：M代表内核线程，是Golang运行时系统的工作线程。它负责执行P上的Goroutine。Golang运行时系统会根据负载情况创建或销毁M。

调度器在以下情况下发生切换：

• 协程主动让出CPU控制权，例如通过`time.Sleep()`或`runtime.Gosched()`等函数。
• 一次系统调用，例如I/O操作阻塞等待。
• 协程达到其执行时间片的限制，被调度器挂起。

调度器通过运行队列来选择下一个要执行的协程。它有三个队列：

• G队列：用于存储每个P关联的可运行的协程。
• M队列：用于存储未与任何P关联的空闲M。
• P队列：用于存储可用的P，这些P可以与M进行关联并执行协程。

Golang协程的并发控制

Golang提供了一些机制来控制协程的并发执行。

通道（Channel）：通道是Golang用于协程之间进行通信的安全方法。它可以用于同步和传递数据。通过使用通道，我们可以确保协程按照我们期望的顺序执行。

互斥锁（Mutex）：互斥锁用于在多个协程之间实现互斥访问共享资源。它可以防止多个协程同时访问共享资源，以避免竞态条件。

等待组（WaitGroup）：等待组是一种同步机制，用于等待一组协程完成其工作。它可以让主协程等待所有子协程完成，在继续执行后面的代码。

结论

在Golang中，协程的执行顺序是非确定性的，由调度器决定。通过调度器，Golang可以在多个线程上同时运行多个协程，以实现高效的并发编程。

可以使用通道、互斥锁和等待组等机制来控制协程的并发执行。这些机制可以帮助在协程之间进行通信和同步，以确保协程按照预期的顺序执行。