Go 语言并发编程的核心 —— GMP 调度模型

在 Go 语言中，GMP 调度模型是实现并发的重要手段之一。GMP 调度模型的核心思想是将 M（Machine）、G（Goroutine）和 P（Processor）三个概念分离开来，通过调度器来协调它们之间的关系，从而实现高效的并发。

M（Machine）

M 代表着操作系统中的线程，它是 Go 语言中的执行单位。在程序启动时，Go 语言会创建一定数量的 M，每个 M 都会绑定一个 P。M 的数量默认是 CPU 核心数，但是可以通过 GOMAXPROCS 环境变量来设置。

G（Goroutine）

Goroutine 是 Go 语言中的轻量级线程，它可以与 M 一起调度执行。在程序中，我们可以通过关键字 go 来启动一个 Goroutine，例如：

go func() {    // 处理业务逻辑}()

在上面的例子中，我们使用 go 关键字启动了一个 Goroutine，并在其中执行业务逻辑。需要注意的是，Goroutine 是由 Go 语言的运行时（runtime）进行调度的，而不是由操作系统进行调度，因此它具有轻量级、高效等特点。

P（Processor）

Processor 是 Go 语言中的处理器，它负责将 Goroutine 分配给 M 执行。每个 M 都会绑定一个 P，而 P 的数量可以通过 runtime.NumCPU()来获取（不同于 M 的数量）。

调度器

调度器是 GMP 调度模型的核心，它负责将 Goroutine 分配给 M 执行，并在 M 的数量不足时创建新的 M。调度器还可以将 M 从一个 P 转移到另一个 P，以达到负载均衡的目的。

调度器的实现方式比较复杂，但是它的工作原理可以简单概括如下：

• 当一个 Goroutine 被启动时，它会被放入一个全局的运行队列中（称为全局队列）。

• 当一个 M 空闲时，它会从全局队列中获取一个 Goroutine，并开始执行它。

• 当一个 Goroutine 阻塞时，它会被放入一个本地的等待队列中（称为本地队列）。

• 当一个 M 中的本地队列为空时，它会从全局队列中获取一批 Goroutine，并将它们放入本地队列中。

• 当一个 P 中的本地队列为空时，它会从其他 P 中的本地队列中获取一批 Goroutine，并将它们放入本地队列中。

• 当一个 M 执行时间过长时，调度器会中断它的执行，并将它的状态保存到一个全局的挂起队列中。下次该 M 被分配到执行时，它会从挂起队列中恢复状态，并继续执行。

• 当一个 M 执行的 Goroutine 数量达到一定阈值时，调度器会将它的状态保存到一个全局的休眠队列中。下次该 M 被分配到执行时，它会从休眠队列中恢复状态，并继续执行。

下面我们来看一个简单的示例，它通过启动多个 Goroutine 来计算斐波那契数列的值：

package main
import "fmt"
func main() {    for i := 0; i < 10; i++ {        go func() {            fmt.Println(fib(40))        }()    }}
func fib(n int) int {    if n < 2 {        return n    }    return fib(n-1) + fib(n-2)}

在上面的例子中，我们启动了 10 个 Goroutine，并在其中计算斐波那契数列的值。由于斐波那契数列的计算是 CPU 密集型的，因此这个程序会利用 GMP 调度模型来实现高效的并发。

注意事项

在使用 GMP 调度模型时，需要注意以下几点：

• 不要在 Goroutine 中阻塞或者进行长时间的计算，这会导致 M 被挂起或者休眠，从而影响程序的性能。

• 不要在 Goroutine 中访问共享资源时不加锁，这会导致数据竞争，从而引发难以排查的 bug。

• 不要将过多的 Goroutine 放入全局队列中，这会导致调度器的性能下降，从而影响程序的性能。

• 不要将过多的 M 创建出来，这会导致系统资源的浪费，从而影响程序的性能。