Go的CSP并发模型

Go的CSP并发模型

Go实现了两种并发形式。第一种是大家普遍认知的:多线程共享内存。其实就是Java或者C++等语言中的多线程开发。另外一种是Go语言特有的,也是Go语言推荐的:CSP(communicating sequential processes)并发模型。

CSP 是 Communicating Sequential Process 的简称,中文可以叫做通信顺序进程,是一种并发编程模型,由 Tony Hoare 于 1977 年提出。简单来说,CSP 模型由并发执行的实体(线程或者进程)所组成,实体之间通过发送消息进行通信,这里发送消息时使用的就是通道,或者叫 channel。CSP 模型的关键是关注 channel,而不关注发送消息的实体。Go 语言实现了 CSP 部分理论。

请记住下面这句话:

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。”

普通的线程并发模型,就是像Java、C++、或者Python,他们线程间通信都是通过共享内存的方式来进行的。非常典型的方式就是,在访问共享数据(例如数组、Map、或者某个结构体或对象)的时候,通过锁来访问,因此,在很多时候,衍生出一种方便操作的数据结构,叫做“线程安全的数据结构”。例如Java提供的包”java.util.concurrent”中的数据结构。Go中也实现了传统的线程并发模型。

Go的CSP并发模型,是通过goroutine和channel来实现的。

goroutine 是Go语言中并发的执行单位。其实就是协程,参考我之前写的 用大白话讲进程和线程、协程的区别 - 简书

channel是Go语言中各个并发结构体(goroutine)之前的通信机制。 通俗的讲,就是各个goroutine之间通信的”管道“,有点类似于Linux中的管道。

Channel

Golang中使用 CSP中 channel 这个概念。channel 是被单独创建并且可以在进程之间传递,它的通信模式类似于 boss-worker 模式的,一个实体通过将消息发送到channel 中,然后又监听这个 channel 的实体处理,两个实体之间是匿名的,这个就实现实体中间的解耦,其中 channel 是同步的一个消息被发送到 channel 中,最终是一定要被另外的实体消费掉的。

Goroutine

Goroutine 是实际并发执行的实体,它底层是使用协程(coroutine)实现并发,coroutine是一种运行在用户态的用户线程,类似于 greenthread,go底层选择使用coroutine的出发点是因为,它具有以下特点:

用户空间 避免了内核态和用户态的切换导致的成本

可以由语言和框架层进行调度

更小的栈空间允许创建大量的实例

 用户空间线程的调度不是由操作系统来完成的,像在java 1.3中使用的greenthread的是由JVM统一调度的(后java已经改为内核线程),还有在ruby中的fiber(半协程) 是需要在重新中自己进行调度的,而goroutine是在golang层面提供了调度器,并且对网络IO库进行了封装,屏蔽了复杂的细节,对外提供统一的语法关键字支持,简化了并发程序编写的成本。

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