大家好，我是行舟，今天我们将一起探讨go语言中的goroutine。
Goroutine是Go语言中的协程概念，是Go语言实现并发编程的主要方式。要全面理解Goroutine，我们需要从操作系统的进程和线程开始讲起。
Goroutine的概念大家可能已经有所了解，操作系统中存在进程和线程的概念。
进程是操作系统分配资源的最小单位。创建一个进程需要为其分配独立的存储空间和CPU。进程对CPU的使用是分时间片进行的。线程是进程的子任务，是操作系统的最小调度单位。创建一个线程只需要少量内存和寄存器组。同一进程内的线程可以共享内存。
相比之下，创建和销毁进程的开销远大于线程。创建一个进程通常需要数G的虚拟内存，而创建一个线程只需几M就足够了。进程切换的开销也比线程大得多，因为进程切换涉及CPU环境的保存，而线程只需保存当前调用栈和少量寄存器内容。进程和线程的通信方式不同，尽管进程可以通过共享内存进行通信，但这种方式与同一进程内线程之间的通信效率相近。多进程系统更适合高密度计算的场景，而多线程系统则更适合高I/O操作的场景。尽管操作系统已经提供了进程和线程，但Go语言的开发者认为线程的创建和切换成本仍然过高，因此在语言层面上引入了一种新的封装，即Go协程。创建一个协程仅需几KB的内存，协程的上下文切换成本更低，只需要切换更少的堆栈信息和寄存器信息。Go语言中有一个调度模型来决定哪个操作系统线程来实际执行协程。总结来说，Go协程、线程和进程的关系如下图所示。
Go语言为Goroutine的使用提供了非常简便的方法。以下是示例1：
func helloWorld() { println("Hello World")} func main() { go helloWorld() // 启动一个协程执行helloWorld方法}
在上述示例中，go helloWorld()使用go关键字后面跟随要执行的方法，即可创建一个Goroutine并执行指定的方法。
然而，运行上述代码时我们会发现没有任何输出。这是为什么呢？这是因为：启动一个Goroutine后，它会立即执行，而我们的代码也会继续执行，不会等待Goroutine返回。因此，在这个例子中，执行go helloWorld()后，不等打印出Hello World，代码就继续往下执行了。执行到下一句没有代码时，main方法就会退出。实际上，main方法在Go语言中也是一个Goroutine，只不过它比较特殊，如果main Goroutine终止执行，整个Go语言进程也会退出，其他Goroutine也会被终止。因此，在这个例子中，Hello World还没有来得及被打印，main Goroutine就已经终止了，我们也就看不到任何输出。
以下是示例2：
func helloWorld() { println("Hello World")} func main() { go helloWorld() // 启动一个协程执行helloWorld方法 time.Sleep(100*time.Millisecond)}
我们修改了示例1中的代码，在main函数退出之前进行100ms的等待。再次运行代码，我们会看到控制台输出Hello World，并在约100ms后程序退出。
在示例2中，我们已经成功输出了Hello World字符串，但我们是通过让程序等待100ms的方式来完成字符串输出的。在实际开发过程中，我们无法确定自己编写的程序需要多久才能执行完成，更多时候需要程序在执行完成后自动执行下一个动作。我们可以借助Go语言sync包中的WaitGroup来实现这种效果。以下是示例3：
func helloWorld(wg *sync.WaitGroup) { println("Hello World") defer wg.Done()} func main() { var wg sync.WaitGroup wg.Add(1) go helloWorld(&wg) // 启动一个协程执行helloWorld方法 wg.Wait() // 阻塞执行直到接收到done信号}
我们声明了wg并调用Add方法加1，当代码执行到wg.Wait()时会阻塞等待，helloWorld方法中执行wg.Done()方法后，解除wg.Wait()的阻塞，代码继续执行。
接下来看下面的例子。以下是示例4：
func main() { var wg sync.WaitGroup for i:=0; i<10; i++ { wg.Add(1) go func() { println(i) defer wg.Done() }() } wg.Wait()}
运行上述代码时，我们会发现控制台并不能输出0-9的所有值，而且每次调用输出的值都不确定。这是因为go关键字后面的匿名函数是在Goroutine中执行的，不会阻塞for循环的执行。那如果我们想输出0-9全部数字，该怎么办呢？以下是示例5：
func main() { var wg sync.WaitGroup for i:=0; i<10; i++ { wg.Add(1) go func(i int) { println(i) defer wg.Done() }(i) } wg.Wait()}
我们将i作为参数传递给匿名函数，因为Go语言中的函数传值都是值传递，所以0-9十个数字都会被打印出来。
尽管Goroutine使用起来非常简便，但在使用时我们还是需要谨慎，以免造成Goroutine泄漏。如果我们创建了一个Goroutine，但由于某些原因导致它永远不会退出，那么为此Goroutine分配的内存就永远不会释放，我们称这种情况为Goroutine泄漏。要防止Goroutine泄漏，我们在创建Goroutine时必须考虑它何时退出。以下是示例6：
func leak() { c := make(chan int) go func() { val := <-c println(val) }()}
如上示例，我们定义了一个名为leak的方法，调用leak方法时会创建一个Goroutine。此Goroutine内部接收通道c的值，当接收到c的值后，读取并完成打印。因为没有代码为c通道传递值，所以每次调用leak方法都会生成一个永远无法结束的Goroutine。这就是非常简单的Goroutine泄漏。
接下来，我们借鉴网上的一个例子。以下是示例7：
func search(term string) (string, error) { // 模拟一段查询逻辑 time.Sleep(200 * time.Millisecond) return "some value", nil} // 查询结果 type result struct { record string err error} // 100ms之后自动退出的一段代码。 func process(term string) error { // 通过Context包，实现100ms自动退出逻辑 ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 100*time.Millisecond) defer cancel() // 创建一个无缓冲的通道，返回执行结果 ch := make(chan result) go func() { record, err := search(term) ch <- result{record, err} }() select { case res := <-ch: println(res.record) return res.err case <-ctx.Done(): return errors.New("process timed out") }} func main() { process("some term")}
如上示例，search方法代表耗时一段时间执行查询逻辑，result是查询返回的结果。在process方法中，通过Context包实现100ms限时返回的逻辑。然后定义无缓冲通道ch，启动Goroutine执行search方法并通过channel返回结果。select阻塞代码，直到ch通道有结果时返回结果或者等到100ms执行ctx.Done()退出函数。
如上面我们构造的例子中，search方法需要200ms才能返回结果，所以process在100ms时就退出执行了，此时接收通道异常停止继续接收数据，就会造成发送方阻塞，process中启动的Goroutine则无法回收，就产生了Goroutine泄漏。我们执行main方法，发现最终Goroutine的数量是2。
解决泄漏最简单的办法就是修改ch通道为缓冲区为1的通道，我们修改ch := make(chan result,1)，此时Goroutine通过将结果值放入通道完成发送操作后返回。再次执行代码，发现Goroutine的数量是1。
Go语言的调度器内容较多，建议大家阅读这篇文章：https://www.php.cn/link/87acc42a82fb7ace361a4c390d047f74
总结本文主要介绍了Go语言选择Goroutine的原因、Goroutine的基本用法和注意事项。如果大家对文章内容有任何疑问或建议，欢迎私信交流。
