Go 语言并发之 MPG 模型

请记住 Go 并发的真理：Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating. 不要以共享内存的方式来通信，相反，要通过通信来共享内存。

Go 语言天生的并发能力众所周知，但 Go 是如何轻松实现构造上万协程的呢？今天我们就来深入探讨 Go 并发的 MPG 模型。

MPG 模型核心概念

M（Machine）

M 代表着一个内核线程，也可以称为一个工作线程。Goroutine 就是跑在 M 之上的。

P（Processor）

P 代表着处理器（Processor），它的主要用途就是用来执行 goroutine 的。一个 P 代表执行一个 Go 代码片段的基础（可以理解为上下文环境），所以它也维护了一个可运行的 goroutine 队列，和自由的 goroutine 队列，里面存储了所有需要它来执行的 goroutine。

G（Goroutine）

G 代表着 goroutine 实际的数据结构（就是你封装的那个方法），并维护着 goroutine 需要的栈、程序计数器以及它所在的 M 等信息。

Scheduler（调度器）

Scheduler 代表着一个调度器，它维护有存储空闲的 M 队列和空闲的 P 队列，可运行的 G 队列，自由的 G 队列以及调度器的一些状态信息等。

多个 Goroutine 并发协作

MPG 模型生动地说明了多个协程的工作形式。其中每一个 gopher（土拨鼠）可以看作一个协程（G），其实对于这些 gopher，还有一个"包工头"的 gopher，他来管理这些工作的 gopher，这个包工头就可以看作一个 Schedule 调度器。

在 MPG 模型中：

• P 正在执行的 Goroutine 处于活跃状态
• 处于待执行状态的 Goroutine 形成队列 run queues（本地队列）

并发调度机制

当一个 P 关联多个 G 时，就会处理 G 的执行顺序，这就是并发。当一个 P 在执行一个协程工作时，其他的会在等待。

当正在执行的协程遇到阻塞情况，例如 IO 操作等，Go 的处理器就会去执行其他的协程。因为对于类似 IO 的操作，处理器不知道你需要多久才能执行结束，所以它不会等你执行完。

非抢占式调度

Go 的协程是非抢占式的，由协程主动交出控制权。也就是说，当发生 IO 操作时，并不是调度器强制切换执行其他的协程，而是当前协程交出了控制权，调度器才去执行其他协程。

Goroutine 可能切换的点

• I/O 操作
• select
• channel 操作
• 等待锁
• `runtime.Gosched()`

这些点是 Go 协程可能切换的地方，但并不是一定切换的。

为什么能轻松构造上万协程？

正是因为是非抢占式的，所以才轻松构造上万的协程。如果是抢占式，那么就会在切换任务时，保存当前的上下文环境。因为当前线程如果正在做一件事，做到一半就被强制停止，这时就必须保存很多信息，避免再次切换回来时任务出错。

总结

• 线程是操作系统层面的多任务
• Go 的协程属于编译器层面的多任务
• Go 有自己的调度器来调度
• 一个协程在哪个线程上是不确定的，由调度器决定
• 多个协程可能在一个或多个线程上运行

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原文作者：阿泽Aze 来源：知乎专栏 / 51CTO 博客