Go：用于同步和并发控制的几种常见锁

1. Goroutine 的基础

1.1 定义

• Goroutine 是由 Go 运行时管理的轻量级线程。
• 启动一个 goroutine 只需要极小的内存（几 KB），而不像系统线程那样需要几 MB。

1.2 启动

• go func() 启动一个新的 goroutine，函数体在新的 goroutine 中并发执行。

• 例如：

  go func() {
      fmt.Println("Hello from goroutine")
  }()
  

2. Go Scheduler (调度器)

2.1 调度器角色

• Go 运行时包含一个调度器，负责管理和调度所有的 goroutine。
• 调度器确保所有的 goroutine 能够公平地获取执行时间。

2.2 M:N 模型

• Go 采用 M:N 模型，将 M 个 goroutine 映射到 N 个系统线程上。
• 调度器使用工作窃取算法，使得 goroutine 能够在多个线程之间平衡负载。

3. Goroutine 的执行流程

3.1 创建

• 使用 go 关键字启动 goroutine 时，运行时系统会创建一个新的 G（表示 goroutine）对象，并将其添加到运行队列。

3.2 调度

• 调度器根据系统资源和 goroutine 的优先级，将 G 对象分配给 P（Processor），P 代表逻辑处理器。
• P 再将 G 分配给 M（Machine），M 代表实际的操作系统线程。

3.3 执行

• M 执行 G 中的代码，当 G 阻塞或完成时，M 将其从 P 的运行队列中移除，并寻找下一个 G 执行。

4. 并发与同步

4.1 并发

• 多个 goroutine 可以同时运行，并利用多核处理器提升性能。
• 例如，在一个 HTTP 服务器中，每个请求可以启动一个新的 goroutine 来处理，从而实现高并发处理。

4.2 同步

• 当多个 goroutine 需要访问共享资源时，需要同步机制来避免竞态条件。
• Go 提供了多种同步原语，如 sync.Mutex、sync.WaitGroup 和 channels。

5. Channels (通道)

5.1 定义

• 通道是 Go 语言提供的一种用于 goroutine 之间通信的机制。
• 通道允许安全地在多个 goroutine 之间传递数据。

5.2 使用

• 使用 make 函数创建通道：

  ch := make(chan int)
  

• 向通道发送数据和从通道接收数据：

  go func() {
      ch <- 42 // 发送数据到通道
  }()
  
  value := <-ch // 从通道接收数据
  fmt.Println(value)
  

6. Goroutine 的生命周期管理

6.1 启动

• 启动 goroutine 非常简单，使用 go 关键字。

6.2 运行

• 调度器负责管理和调度 goroutine 的执行。
• Goroutine 可以随时被调度器挂起和恢复。

6.3 终止

• 当 goroutine 的函数体执行完毕后，goroutine 自动终止。
• 必须小心管理 goroutine 的生命周期，避免 goroutine 泄露（即 goroutine 持续运行但无法终止）。

7. 实践中的注意事项

7.1 锁与同步

• 在需要共享数据时，使用 sync.Mutex 保护临界区。
• 使用 sync.WaitGroup 等待一组 goroutine 完成。

7.2 防止泄露

• 确保每个 goroutine 都有退出条件，避免无限循环或阻塞。