1. 相關(guān)概念：　

用戶態(tài)：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行用戶自己的代碼時(shí)處于用戶運(yùn)行態(tài)（用戶態(tài)）

內(nèi)核態(tài)：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程因?yàn)橄到y(tǒng)調(diào)用陷入內(nèi)核代碼中執(zhí)行時(shí)處于內(nèi)核運(yùn)行態(tài)（內(nèi)核態(tài)），引入內(nèi)核態(tài)防止用戶態(tài)的程序隨意的操作內(nèi)核地址空間，具有一定的安全保護(hù)作用。這種保護(hù)模式是通過內(nèi)存頁表操作等機(jī)制，保證進(jìn)程間的地址空間不會(huì)相互沖突，一個(gè)進(jìn)程的操作不會(huì)修改另一個(gè)進(jìn)程地址空間中的數(shù)據(jù)。

用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)之間的切換：當(dāng)在系統(tǒng)中執(zhí)行一個(gè)程序時(shí)，大部分時(shí)間都是運(yùn)行在用戶態(tài)下的，在其需要操作系統(tǒng)幫助完成一些用戶態(tài)自己沒有特權(quán)和能力完成的操作時(shí)就會(huì)切換到內(nèi)核態(tài)。有以下三種方式：

（1）系統(tǒng)調(diào)用(中斷)用戶態(tài)進(jìn)程主動(dòng)要求切換到內(nèi)核態(tài)的一種方式。

（2）異常cpu運(yùn)行時(shí)如果發(fā)生一些沒有預(yù)知的異常，會(huì)觸發(fā)當(dāng)前進(jìn)程切換到處理此異常的內(nèi)核相關(guān)進(jìn)程中?！?/p>

（3）外圍設(shè)備的中斷用戶態(tài)進(jìn)程主動(dòng)要求切換到內(nèi)核態(tài)的一種方式。

協(xié)程：又稱微線程，纖程。英文名Coroutine。Coroutine是一種運(yùn)行在用戶態(tài)的用戶線程，類似于 greenthread。協(xié)程與線程都相互獨(dú)立，且有自己的上下文，不同之處在于，協(xié)程的切換由其自身控制，而線程的切換收到系統(tǒng)調(diào)度。

2. CSP (通信順序進(jìn)程)　

CSP模型用來描述兩個(gè)獨(dú)立的并發(fā)實(shí)體通過共享的通訊channel管道進(jìn)行通信的并發(fā)模型。

golang借用了CSP模型的一些概念如：實(shí)體 process，通道 channel，為之實(shí)現(xiàn)并發(fā)進(jìn)行了理論支持，實(shí)際上并沒有完全實(shí)現(xiàn)CSP模型的所有理論。process是在go語言上的表現(xiàn)就是goroutine，是實(shí)際上并發(fā)執(zhí)行的實(shí)體，每個(gè)實(shí)體之間是通過channel通訊來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3. channel：同步&傳遞消息

channel是被單獨(dú)創(chuàng)建并且可以在進(jìn)程之間傳遞，它的通信模式類似于boss-worker模式，一個(gè)實(shí)體通過將消息發(fā)送到channel中，然后又監(jiān)聽這個(gè)channel的實(shí)體處理，兩個(gè)實(shí)體之間是匿名的，實(shí)現(xiàn)原理上其實(shí)是一個(gè)阻塞的消息隊(duì)列。

具體可以分為：有/無緩存channel，只讀channel，只寫channel，雙向channel

寫操作：chan <- value

讀操作：<- chan

// Create channel
// Unbuffered channel
umbuffer_chan := make(chan int)
// Buffered channel
// Buffer Size = 3
buffer_chan := make(chan int,3)
// Read-Only channel
read_channel := make(<-chan int)
// Receive-Only channel
receive_channel := make(chan<- int)

生產(chǎn)者-消費(fèi)者Sample：

package main
import (
   "fmt" 
   "time"
)
// 生產(chǎn)者
func Producer (queue chan<- int){
        for i:= 0; i < 10; i++ {
                queue <- i
        }
}
// 消費(fèi)者
func Consumer( queue <-chan int){
        for i :=0; i < 10; i++{
                v := <- queue
                fmt.Println("receive:", v)
        }
}
func main(){
        queue := make(chan int, 1)
        go Producer(queue)
        go Consumer(queue)
        time.Sleep(1e9) //讓Producer與Consumer完成
}

4. goroutine：實(shí)際并發(fā)執(zhí)行的實(shí)體

在函數(shù)或者方法前面加上關(guān)鍵字go，就創(chuàng)建了并發(fā)運(yùn)行的goroutine，eg:

go func (){
}
func Test(){
}
// ...
go Test()

實(shí)例代碼:

package main  // 代碼包聲明語句。
import (
   "fmt" //系統(tǒng)包用來輸出的
   "math/rand"
   "runtime"
   "sync"
   "time"
)
func main() {
   // 分配一個(gè)邏輯處理器給調(diào)度器使用
   runtime.GOMAXPROCS(1)
   // WaitGroup是一個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)量，用來記錄和維護(hù)運(yùn)行的goroutine，如果當(dāng)前的wg>0，對(duì)應(yīng)的exit方法就會(huì)阻塞
   var wg sync.WaitGroup
   // 計(jì)數(shù)加2表示要等待兩個(gè)goroutine
   wg.Add(2)
   fmt.Printf("Start Goroutines \n", )
   // 聲明匿名函數(shù)，創(chuàng)建goroutine
   go func(){
      // 關(guān)鍵字defer會(huì)修改函數(shù)調(diào)用時(shí)機(jī)，在函數(shù)退出時(shí)調(diào)用Done來通知main函數(shù)工作已經(jīng)完成
      defer wg.Done()
      for count:=0; count<3; count++ {
         for char :='a'; char<'a'+26 ; char++ {
            fmt.Printf("%c ", char)
         }
      }
   }()
   // 聲明匿名函數(shù)，創(chuàng)建goroutine
   go func() {
      // 函數(shù)退出時(shí)調(diào)用Done來通知main函數(shù)工作已經(jīng)完成
      defer wg.Done()
      for count:=0; count<3; count++ {
         for char :='A'; char<'A'+26 ; char++ {
            fmt.Printf("%c ", char)
         }
      }
   }()
   fmt.Println("Waiting to finish!\n", )
   // 等待結(jié)束
   wg.Wait()
   fmt.Println("\nTerminate program! \n", )
}

5. golang調(diào)度器

OS在物理處理器上調(diào)度線程來運(yùn)行，而golang在邏輯處理器上調(diào)度goroutine來運(yùn)行。每個(gè)邏輯處理器都分別綁定到單個(gè)操作系統(tǒng)線程。

如果創(chuàng)建一個(gè)goroutine并準(zhǔn)備運(yùn)行，這個(gè)goroutine就會(huì)被放到調(diào)度器的全局運(yùn)行隊(duì)列中。之后，調(diào)度器就會(huì)將隊(duì)列中的goroutine分配給一個(gè)邏輯處理器，并放到這個(gè)邏輯處理器對(duì)應(yīng)的本地運(yùn)行隊(duì)列中。本地運(yùn)行隊(duì)列中的goroutine會(huì)一直等待，知道自己被分配到相應(yīng)的邏輯處理器上運(yùn)行。

eg：

其中：

M：Machine，一個(gè)M直接關(guān)聯(lián)了一個(gè)內(nèi)核線程。

P：Processor，代表了M所需要的上下文環(huán)境，也就是處理用戶級(jí)代碼邏輯的處理器。

G：Goroutine，本質(zhì)上是一種輕量級(jí)的線程--協(xié)程。

MPG模型，三者關(guān)系的宏觀圖為：

Processor的作用：

當(dāng)內(nèi)核線程阻塞的時(shí)候，由于上下文的存在，我們能夠直接放開其他線程，繼續(xù)去執(zhí)行未阻塞的線程，例子如下：

如果當(dāng)前，G0由于I/O，系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)行了阻塞，這個(gè)時(shí)候M0就可以放開其他的線程：

M0和G0進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用，等待返回值，上下文P以及routine隊(duì)列交由M1進(jìn)行執(zhí)行。當(dāng)M0執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束后，M0會(huì)嘗試去steal("偷")一個(gè)上下文，如果不成功，M0就把它的G0放到一個(gè)全局的運(yùn)行隊(duì)列中，然后將自己放到線程池或者轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。

Global runqueue是各個(gè)上下文P在運(yùn)行完自己的本地的goroutine runqueue后用來拉取新的goroutine的地方（steal working算法）。此外，P也會(huì)周期性的檢查Global runqueue上的goroutine，來防止全局上的goroutine因?yàn)榈貌坏綀?zhí)行而餓死。

以上就是示例剖析golang中的CSP并發(fā)模型的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于golang CSP并發(fā)模型的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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