go语言一个大的语言特色就是goroutine协程，而和很多同事沟通的时候，他们都认为goroutine很快，今天我们就来看一看goroutine是如何运行的。
MPG模型
go使用的是MPG模型，意思是通过一个全局的调度器来实现goroutine协程的调度，来达到通过分配平均使用CPU资源。
go的调度器有3个重要的结构，M(OS线程)、P(协程调度器),G(goroutine协程)
- M(OS线程)：是操作系统的线程，一个程序可以模拟出多个线程。
- P(逻辑处理器or协程调度器)：这个一个专门调度goroutine协程的逻辑处理器，或者称为协程调度器都可以。
- G(goroutine协程)：goroutine协程。
用户空间线程和内核空间线程之间的映射关系有：N:1、1:1和M:N
- N:1，多个（N）用户线程始终在一个内核线程上跑，context上下文切换确实很快，但是无法真正的利用多核。
- 1:1，一个用户线程就只在一个内核线程上跑，这时可以利用多核，但是上下文switch很慢。
- M:N，多个goroutine在多个内核线程上跑，这个看似可以集齐上面两者的优势，但是无疑增加了调度的难度。
而go使用的就是M:N这种映射关系。
实现原理
当go启动一个进程的时候，会默认创建一个线程，这个线程会有一个逻辑处理器，通过具体的逻辑处理器处理goroutine协程。如下图所示：
我们假设当前线程为M2，逻辑处理器为P0,有4个协程G1、G2、G3、G4等待执行，当前正在执行G1
假如当G1有执行文件阻塞的操作，这个时候逻辑处理器P0会将G1分离处理，同时与线程M2分离，如下图：
这个时候原有的逻辑处理器P0下面还有很多协程需要执行，于是会生成一个新的线程M3来继续进行当前逻辑处理器P0的处理，此时顺序执行G2。而原有的线程M2和G1则等待文件阻塞操作的完成。
此时M3正常执行goroutine，过了一段时间，原有的G1阻塞操作完成，等待被继续执行，而此时G2也执行完成，G1会被重新分配回到逻辑处理器P0进行执行。
而这个时候，线程M2并不会立即销毁，而是等待被下次利用。这样一个简单的goroutine协程调度流程就完成了。下面来一张完整图：
但是这个只是针对系统文件的I/O操作的情况。如果是针对网络I/O的情况，稍微有一点不一样。
涉及网络I/O操作的时候，会使用网络轮询器来进行操作，对这个不太了解，有想深入了解的同学可以查阅相关资料。
但是原理是一样的，都是通过将阻塞的G放到其他线程处理，也放一张完整图：
至此，一个单一的MPG模型就完成了，但是如果实现上面的M:N模型乃？
那就是多线程操作了。上面的列子只是说明一个单一的线程在执行goroutie调度。go启动的时候默认是启动4个线程M，4个线程M都都是一个MPG。图示如下：
当我们要分配很多goroutine协程的时候，会被平均分配到各个线程M上，这样就实现了并行处理操作。
并发与并行
从上面的简单原理我们可以看到，go采用的是线程+协程的模式，并不是单一的协程。
- 并发：同时管理很多事情，这些事情可能只做了一半就被暂停去做别的事情了。
- 并行：同时做很多事情。
协程实现的是并发，线程实现的是并行。将并发和并行的结合，会做到全程的高性能。
小结
无论go语言如何变种，都逃不过操作系统的进程、线程。而我们所谓的go协程很快，是因为实现了一个复杂的调度器，来同时使用线程和goroutine协程，这样即可以充分利用多核CPU资源。
当然，协程的一个优点是开销非常小，要相对于大规模的线程，协程开销的确非常小。
每个 goroutine (协程) 默认占用内存远比 Java 、C 的线程少（goroutine：2KB ，线程：8MB）
所以这也是其中一个重要原因。
在上一篇我们了解了一下go的goroutine的大致实现原理，知道go为了实现高性能，采用了线程和协程的MPG模型，下面我们就通过具体的代码示例简单验证一下。
首先，我们给下面的程序只分配一个逻辑处理器，即相当于只开有一个线程
import (
"fmt"
"runtime"
"sync"
)
func main() {
// 分配一个逻辑处理器给调度器使用
runtime.GOMAXPROCS(1)
// wg用来等待程序完成
// 计数加2，表示要等待两个goroutine
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(2)
fmt.Println("开始执行goruntine\n")
// goroutine运行打印大写字母3次
go printUpperChar(&wg)
// goroutine运行打印小写字母3次
go printLowerChar(&wg)
// 等待goroutine结束
fmt.Println("等待goroutine执行结束\n")
wg.Wait()
fmt.Println("程序终止")
}
//printLowerChar 打印小写字母表3次
func printLowerChar(wg *sync.WaitGroup) {
// 在函数退出时调用Done来通知main函数工作已经完成
defer wg.Done()
// 显示字母表3次
for count := 0; count < 3; count++ {
for char := 'a'; char < 'a'+26; char++ {
fmt.Printf("%c ", char)
}
}
fmt.Println("\n")
}
//printUpperChar 打印大写字母表3次
func printUpperChar(wg *sync.WaitGroup) {
// 在函数退出时调用Done来通知main函数工作已经完成
defer wg.Done()
// 显示字母表3次
for count := 0; count < 3; count++ {
for char := 'A'; char < 'A'+26; char++ {
fmt.Printf("%c ", char)
}
}
fmt.Println("\n")
}执行结果：
开始执行goruntine
等待goroutine执行结束
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程序终止我们可以看到，执行结果是协程执行的两个方法，都是一个方法执行完了，才会有另外一个方法执行输出。无论我们执行多少次都是这样。
这是因为我们就只有一个调度器P，只会由一个线程用到一个CPU资源。
下面我们将调度器修改为2个，这个时候go会自动分配2个CPU资源。
// 其他没有变化，只是将runtime.GOMAXPROCS(2)中的1修改为了2
func main() {
// 分配一个逻辑处理器给调度器使用
runtime.GOMAXPROCS(2)
// wg用来等待程序完成
// 计数加2，表示要等待两个goroutine
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(2)
fmt.Println("开始执行goruntine\n")
// goroutine运行打印大写字母3次
go printUpperChar(&wg)
// goroutine运行打印小写字母3次
go printLowerChar(&wg)
// 等待goroutine结束
fmt.Println("等待goroutine执行结束\n")
wg.Wait()
fmt.Println("程序终止")
}执行结果：
css
复制代码开始执行goruntine
等待goroutine执行结束
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程序终止这次我们发现，输出不再是之前的一个方法执行完了接着执行另外一个方法，而是乱序的了，大小写夹杂着输出。着就是多个线程在同时执行，就是所谓了并行。
不用说，并行的效率肯定会更高效。那我们有必要在每次都指定runtime.GOMAXPROCS(1)的个数吗？
答案是不用，因为go默认会启动4个逻辑处理器，但是不知道后续版本中是会根据CPU核数启动，还是指定的4个，这个需要查阅相关文档。
如果我们编写了一个应用程序，需要将性能最大化，可以进行一定的修改调整，然后进行性能测试。
作者：y80x86ol
链接：https://juejin.cn/post/6987361342688591903
作者：y80x86ol
链接：https://juejin.cn/post/6987360989150707720
