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在Go语言中,并发执行模型的核心是Goroutines(G)、Machine(M,即工作线程)以及Scheduler(调度器),这三者共同协作以实现高效的并发执行。Goroutines是Go语言特有的并发体,比线程更轻量,能够由成千上万的Goroutines并发执行而无需担心传统线程模型中的资源消耗问题。Machine(M)则代表了执行这些Goroutines的线程,而Scheduler负责将这些Goroutines分配给M来执行。

M 如何获取工作?

在Go的调度模型中,M获取工作的过程是通过与Scheduler的交互实现的。Scheduler是一个复杂的组件,它维护了所有等待执行的Goroutines的队列,并根据系统的当前状态(如M的数量、G的数量以及系统负载)来决策何时何地执行哪个Goroutine。

1. 初始化和唤醒

  • 初始化:在Go程序启动时,会创建一定数量的初始线程(M)。这些线程在初始时可能处于空闲状态,等待被调度器分配Goroutines执行。
  • 唤醒:当系统中有新的Goroutine被创建或者现有Goroutine执行完毕并释放了M时,调度器可能会唤醒一个或多个空闲的M来执行新的任务。

2. 调度循环

M执行工作的主要方式是通过一个循环,不断从调度器那里获取Goroutine并执行。这个循环大致可以表示为:

for {
    // 从Scheduler获取一个可执行的Goroutine
    g := runtime.sched.getg()
    if g == nil {
        // 如果没有Goroutine可执行,则让M进入休眠状态
        // 实际实现中,M可能会加入到一个等待队列中,等待被唤醒
        runtime.park(nil, unsafe.Pointer(&m.park), "M waiting for work", traceEvGoStop, 0)
        continue
    }

    // 执行Goroutine
    g.run()

    // Goroutine执行完毕后,M会再次回到循环的开头
}

注意:上述代码是高度简化的,用于说明M获取并执行工作的流程。实际上,Go的调度器实现要复杂得多,包括但不限于工作窃取(Work Stealing)、系统调用(Sysmon)监控、以及多种优化策略。

3. 工作窃取

为了提高系统的整体吞吐量和公平性,Go的调度器实现了工作窃取算法。当一个M的本地队列为空时,它会尝试从其他M的队列中窃取Goroutine来执行。这种机制有助于减少线程间的空闲时间,提高资源利用率。

4. 示例代码中的隐含“码小课”

虽然直接在示例代码中嵌入“码小课”字样可能不太合适,但我们可以从学习和实践的角度提及它。理解Go的并发模型,包括M如何获取工作,是学习Go语言并发编程的重要一环。作为高级程序员,你可以推荐读者深入阅读Go语言的官方文档、源码,以及参与像“码小课”这样的网站或社区提供的课程、讨论,以获得更深入的理解和实践经验。

总结

Go语言的并发执行模型通过Goroutines、Machine(M)以及Scheduler的紧密协作,实现了高效、灵活的并发执行。M通过调度循环不断从调度器获取Goroutine并执行,同时利用了工作窃取等优化策略来提高系统性能和资源利用率。理解这一模型对于编写高效、可扩展的Go并发程序至关重要。在深入学习这一模型的过程中,利用像“码小课”这样的资源可以为你提供丰富的学习材料和实践机会。

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