Go 语言中的 Goroutines 是一种轻量级的线程，它允许你以非常低的成本并发执行多个函数或方法。Goroutines 是 Go 并发模型的核心组成部分，与 channels 一起使用可以实现高效的并发编程。
什么是 Goroutines？
1.内存占用小
初始堆栈大小：每个 Goroutine 的初始堆栈大小非常小，通常是 2KB（Go 1.4 及以后版本）。相比之下，一个典型的线程可能需要几十 KB 到几 MB 的堆栈空间。
动态调整：Goroutine 的堆栈是动态调整的。当 Goroutine 需要更多堆栈空间时，Go 运行时会自动增加堆栈大小；当 Goroutine 结束时，堆栈空间会被回收。
2.创建和切换成本低
创建成本：创建一个新的 Goroutine 的成本非常低，通常只需要几个微秒。这使得你可以轻松地创建成千上万个 Goroutines。
上下文切换：Goroutine 的上下文切换由 Go 运行时管理，而不是操作系统。这意味着上下文切换的成本更低，因为不需要涉及内核态和用户态之间的切换。
3.多路复用到少量操作系统线程
调度器：Go 运行时有一个自己的调度器，它将多个 Goroutines 多路复用到少量的操作系统线程上。这样可以减少线程的开销，并且更高效地利用 CPU 资源。
并发模型：通过多路复用，Go 可以在单个操作系统线程上运行多个 Goroutines，从而实现高效的并发执行。
4.无阻塞 I/O
非阻塞 I/O：Go 的标准库提供了许多非阻塞 I/O 操作，这些操作可以与 Goroutines 结合使用，从而避免了传统的线程阻塞问题。例如，net/http 包中的 HTTP 请求处理就是基于 Goroutines 和非阻塞 I/O 的。
具体示例
如何创建 Goroutines
要创建一个 Goroutine，只需在函数调用前加上 go 关键字。例如：
package main
import (
"fmt"
"time"
)
// say 函数接收一个字符串参数 s，并在接下来的500毫秒内，每100毫秒打印一次该字符串。
// 该函数主要用于在一段时间内重复输出某个消息，用于示例演示。
func say(s string) {
for i := 0; i < 5; i++ {
time.Sleep(100 * time.Millisecond) // 暂停100毫秒以模拟延迟
fmt.Println(s) // 打印传入的字符串参数
}
}
func main() {
go say("world") // 在一个新的Goroutine中调用say函数，传入参数"world"
say("hello") // 在当前Goroutine中调用say函数，传入参数"hello"
}
在这个例子中，say("world") 在一个新的 Goroutine 中运行，而 say("hello") 在主 Goroutine 中运行。由于主 Goroutine 和新创建的 Goroutine 同时运行，所以你会看到 “hello” 和 “world” 交替打印。
Goroutines 的生命周期
在 Go 语言中，Goroutines 的生命周期管理是并发编程的一个重要方面。理解 Goroutines 的生命周期可以帮助你更好地设计和调试并发程序。以下是 Goroutines 生命周期的详细解释：
1. 创建
-
启动：使用
go关键字可以启动一个新的 Goroutine。例如：go someFunction()这会立即在一个新的 Goroutine 中异步执行
someFunction。 -
初始堆栈大小：每个新创建的 Goroutine 都有一个初始堆栈大小（通常是 2KB），这个堆栈大小可以根据需要动态增长或收缩。
2. 执行
-
并发执行：一旦 Goroutine 被启动，它就会开始并发执行。多个 Goroutines 可以并行运行，具体取决于可用的 CPU 核心数和 Go 运行时调度器的决策。
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调度：Go 运行时有一个自己的调度器，它负责将 Goroutines 分配到操作系统线程上。调度器会根据 Goroutines 的状态和优先级进行调度。
-
上下文切换：当一个 Goroutine 需要等待 I/O 操作或其他阻塞操作时，调度器会将其挂起，并调度其他可运行的 Goroutines。这种上下文切换非常高效，因为它是用户态的，不需要涉及内核态的切换。
3. 结束
-
函数返回：当 Goroutine 中的函数返回时，该 Goroutine 就结束了。如果函数返回了一个错误，你可以通过错误处理机制来捕获和处理这些错误。
-
显式结束：有时你可能需要显式地结束一个 Goroutine。虽然 Go 语言本身没有提供直接终止 Goroutine 的方法，但可以通过一些技巧来实现这一点，例如使用
context包中的Context来传递取消信号。
4. 等待所有 Goroutines 完成
-
同步点：主 Goroutine 可能需要等待所有子 Goroutines 完成后再继续执行。为此，可以使用
sync.WaitGroup或者channel来实现同步。-
使用
sync.WaitGroup：package main import ( "fmt" "sync" "time" ) // worker 函数接收两个参数： // - id: 工作者的唯一标识符 // - wg: 一个 sync.WaitGroup 指针，用于等待所有工作者完成 // 该函数模拟了一个工作者的行为，在启动和完成时分别打印消息，并在中间暂停100毫秒以模拟工作时间。 func worker(id int, wg *sync.WaitGroup) { defer wg.Done() // 完成后通知 WaitGroup fmt.Printf("Worker %d starting\n", id) // 打印工作者启动消息 time.Sleep(100 * time.Millisecond) // 暂停100毫秒以模拟工作时间 fmt.Printf("Worker %d done\n", id) // 打印工作者完成消息 } func main() { var wg sync.WaitGroup // 初始化一个 WaitGroup numWorkers := 5 // 设置工作者的数量 for i := 0; i < numWorkers; i++ { wg.Add(1) // 增加 WaitGroup 的计数 go worker(i, &wg) // 在一个新的 Goroutine 中启动工作者 } wg.Wait() // 等待所有工作者完成 fmt.Println("All workers are done.") // 打印所有工作者完成的消息 }
-
使用
channel：package main import ( "fmt" "time" ) // worker 函数接收两个参数： // - id: 工作者的唯一标识符 // - ch: 一个整型通道，用于传递完成信号 // 该函数模拟了一个工作者的行为，在启动和完成时分别打印消息，并在中间暂停100毫秒以模拟工作时间。 // 完成后将工作者的ID发送到通道 ch 中。 func worker(id int, ch chan int) { fmt.Printf("Worker %d starting\n", id) // 打印工作者启动消息 time.Sleep(100 * time.Millisecond) // 暂停100毫秒以模拟工作时间 fmt.Printf("Worker %d done\n", id) // 打印工作者完成消息 ch <- id // 将工作者的ID发送到通道 ch 中 } func main() { ch := make(chan int, 5) // 创建一个缓冲通道，容量为5 for i := 0; i < 5; i++ { go worker(i, ch) // 在一个新的 Goroutine 中启动工作者 } for i := 0; i < 5; i++ { <-ch // 从通道 ch 中接收完成信号 } fmt.Println("All workers are done.") // 打印所有工作者完成的消息 }
-
5. 资源回收
- 垃圾回收：当一个 Goroutine 结束时，其占用的资源（如堆栈空间）会被自动回收。Go 的垃圾回收机制会处理这些资源的释放，确保内存不会泄漏。
6. 错误处理
- 错误处理：Goroutines 应该适当地处理错误，并且最好能够通知调用者。可以使用
error类型、panic和recover或者channel来传递错误信息。
总结
Goroutines 的生命周期包括创建、执行、结束和资源回收。通过合理的设计和使用 sync.WaitGroup 或 channel，可以有效地管理 Goroutines 的生命周期，确保程序的正确性和性能。理解和掌握这些概念对于编写高效的并发程序至关重要。