Golang 的调度

M，P，S，Sched，如上图所示（Sched未给出）
M:M代表内核级线程，一个M就是一个线程，goroutine就是跑在M之上的；M是一个很大的结构，里面维护小对象内存cache（mcache）、当前执行的goroutine、随机数发生器等等非常多的信息
G:代表一个goroutine，它有自己的栈，instruction pointer和其他信息（正在等待的channel等等），用于调度。
P:P全称是Processor，处理器，它的主要用途就是用来执行goroutine的，所以它也维护了一个goroutine队列，里面存储了所有需要它来执行的goroutine
Sched：代表调度器，它维护有存储M和G的队列以及调度器的一些状态信息等。

调度实现

从上图中看，有2个物理线程M，每一个M都拥有一个处理器P，每一个也都有一个正在运行的goroutine。
P的数量可以通过GOMAXPROCS()来设置，它其实也就代表了真正的并发度，即有多少个goroutine可以同时运行。
图中灰色的那些goroutine并没有运行，而是出于ready的就绪态，正在等待被调度。P维护着这个队列（称之为runqueue），
Go语言里，启动一个goroutine很容易：go function 就行，所以每有一个go语句被执行，runqueue队列就在其末尾加入一个
goroutine，在下一个调度点，就从runqueue中取出（如何决定取哪个goroutine？）一个goroutine执行。

当一个OS线程M0陷入阻塞时（如下图)，P转而在运行M1，图中的M1可能是正被创建，或者从线程缓存中取出。

当MO返回时，它必须尝试取得一个P来运行goroutine，一般情况下，它会从其他的OS线程那里拿一个P过来，
如果没有拿到的话，它就把goroutine放在一个global runqueue里，然后自己睡眠（放入线程缓存里）。所有的P也会周期性的检查global runqueue并运行其中的goroutine，否则global runqueue上的goroutine永远无法执行。

另一种情况是P所分配的任务G很快就执行完了（分配不均），这就导致了这个处理器P很忙，但是其他的P还有任务，此时如果global runqueue没有任务G了，那么P不得不从其他的P里拿一些G来执行。一般来说，如果P从其他的P那里要拿任务的话，一般就拿run queue的一半，这就确保了每个OS线程都能充分的使用，如下图：

参考地址：http://morsmachine.dk/go-scheduler

三、使用goroutine
基本使用
设置goroutine运行的CPU数量，最新版本的go已经默认已经设置了。
num := runtime.NumCPU() //获取主机的逻辑CPU个数
runtime.GOMAXPROCS(num) //设置可同时执行的最大CPU数
使用示例

package main

import (
“fmt”
“time”
)

func cal(a int , b int ) {
c := a+b
fmt.Printf(\”%d + %d = %d\\n\”,a,b,c)
}

func main() {
　　
for i :=0 ; i<10 ;i++{
go cal(i,i+1) //启动10个goroutine 来计算 }
time.Sleep(time.Second * 2) // sleep作用是为了等待所有任务完成} //结果//8 + 9 = 17//9 + 10 = 19//4 + 5 = 9//5 + 6 = 11//0 + 1 = 1//1 + 2 = 3//2 + 3 = 5//3 + 4 = 7//7 + 8 = 15//6 + 7 = 13

goroutine异常捕捉
当启动多个goroutine时，如果其中一个goroutine异常了，并且我们并没有对进行异常处理，那么整个程序都会终止，所以我们在编写程序时候最好每个goroutine所运行的函数都做异常处理，异常处理采用recover

package main

import (
“fmt”
“time”
)

func addele(a []int ,i int) {
defer func() { //匿名函数捕获错误
err := recover()
if err != nil {
fmt.Println(“add ele fail”)
}
}()
a[i]=i
fmt.Println(a)
}

func main() {
Arry := make([]int,4)
for i :=0 ; i<10 ;i++{
go addele(Arry,i)
}
time.Sleep(time.Second * 2)
}//结果add ele fail
[0 0 0 0]
[0 1 0 0]
[0 1 2 0]
[0 1 2 3]
add ele fail
add ele fail
add ele fail
add ele fail
add ele fail

同步的goroutine
由于goroutine是异步执行的，那很有可能出现主程序退出时还有goroutine没有执行完，此时goroutine也会跟着退出。此时如果想等到所有goroutine任务执行完毕才退出，go提供了sync包和channel来解决同步问题，当然如果你能预测每个goroutine执行的时间，你还可以通过time.Sleep方式等待所有的groutine执行完成以后在退出程序(如上面的列子)。
示例一：使用sync包同步goroutine
sync大致实现方式
WaitGroup 等待一组goroutinue执行完毕. 主程序调用 Add 添加等待的goroutinue数量. 每个goroutinue在执行结束时调用 Done ，此时等待队列数量减1.，主程序通过Wait阻塞，直到等待队列为0.

package main

import (
“fmt”
“sync”
)

func cal(a int , b int ,n *sync.WaitGroup) {
c := a+b
fmt.Printf(\”%d + %d = %d\\n\”,a,b,c)
defer n.Done() //goroutinue完成后, WaitGroup的计数-1
}

func main() {
var go_sync sync.WaitGroup //声明一个WaitGroup变量
for i :=0 ; i<10 ;i++{
go_sync.Add(1) // WaitGroup的计数加1
go cal(i,i+1,&go_sync)
}
go_sync.Wait() //等待所有goroutine执行完毕}//结果9 + 10 = 192 + 3 = 53 + 4 = 74 + 5 = 95 + 6 = 111 + 2 = 36 + 7 = 137 + 8 = 150 + 1 = 18 + 9 = 17

示例二：通过channel实现goroutine之间的同步。
实现方式：通过channel能在多个groutine之间通讯，当一个goroutine完成时候向channel发送退出信号,等所有goroutine退出时候，利用for循环channe去channel中的信号，若取不到数据会阻塞原理，等待所有goroutine执行完毕，使用该方法有个前提是你已经知道了你启动了多少个goroutine。

package main

import (
“fmt”
“time”
)

func cal(a int , b int ,Exitchan chan bool) {
c := a+b
fmt.Printf(\”%d + %d = %d\\n\”,a,b,c)
time.Sleep(time.Second*2)
Exitchan <- true
}

func main() {

Exitchan := make(chan bool,10)  //声明并分配管道内存for i :=0 ; i<10 ;i++{go cal(i,i+1,Exitchan)}for j :=0; j<10; j++{<- Exitchan  //取信号数据，如果取不到则会阻塞    }close(Exitchan) // 关闭管道

}

goroutine之间的通讯
goroutine本质上是协程，可以理解为不受内核调度，而受go调度器管理的线程。goroutine之间可以通过channel进行通信或者说是数据共享，当然你也可以使用全局变量来进行数据共享。
示例：使用channel模拟消费者和生产者模式

package main

import (
“fmt”
“sync”
)

func Productor(mychan chan int,data int,wait *sync.WaitGroup) {
mychan <- data
fmt.Println(“product data：”,data)
wait.Done()
}
func Consumer(mychan chan int,wait *sync.WaitGroup) {
a := <- mychan
fmt.Println(“consumer data：”,a)
wait.Done()
}
func main() {

datachan := make(chan int, 100)   //通讯数据管道var wg sync.WaitGroupfor i := 0; i < 10; i++ {go Productor(datachan, i,&wg) //生产数据wg.Add(1)}for j := 0; j < 10; j++ {go Consumer(datachan,&wg)  //消费数据wg.Add(1)}wg.Wait()

}//结果
consumer data： 4
product data： 5
product data： 6
product data： 7
product data： 8
product data： 9
consumer data： 1
consumer data： 5
consumer data： 6
consumer data： 7
consumer data： 8
consumer data： 9
product data： 2
consumer data： 2
product data： 3
consumer data： 3
product data： 4
consumer data： 0
product data： 0
product data： 1

四、channel
简介
channel俗称管道，用于数据传递或数据共享，其本质是一个先进先出的队列，使用goroutine+channel进行数据通讯简单高效，同时也线程安全，多个goroutine可同时修改一个channel，不需要加锁。
channel可分为三种类型：
只读channel：只能读channel里面数据，不可写入
只写channel：只能写数据，不可读
一般channel：可读可写
channel使用
定义和声明

var readOnlyChan <-chan int // 只读chanvar writeOnlyChan chan<- int // 只写chanvar mychan chan int //读写channel//定义完成以后需要make来分配内存空间，不然使用会deadlock
mychannel = make(chan int,10)
//或者
read_only := make (<-chan int,10)//定义只读的channel
write_only := make (chan<- int,10)//定义只写的channel
read_write := make (chan int,10)//可同时读写

读写数据
需要注意的是：
管道如果未关闭，在读取超时会则会引发deadlock异常
管道如果关闭进行写入数据会pannic
当管道中没有数据时候再行读取或读取到默认值，如int类型默认值是0
ch <- “wd” //写数据
a := <- ch //读取数据
a, ok := <-ch //优雅的读取数据
循环管道
需要注意的是：
使用range循环管道，如果管道未关闭会引发deadlock错误。
如果采用for死循环已经关闭的管道，当管道没有数据时候，读取的数据会是管道的默认值，并且循环不会退出。

package main

import (
“fmt”
“time”
)

func main() {
mychannel := make(chan int,10)
for i := 0;i < 10;i++{
mychannel <- i
}
close(mychannel) //关闭管道
fmt.Println(\”data lenght: \”,len(mychannel))
for v := range mychannel { //循环管道 fmt.Println(v)
}
fmt.Printf(“data lenght: %d”,len(mychannel))
}

带缓冲区channe和不带缓冲区channel
带缓冲区channel：定义声明时候制定了缓冲区大小(长度)，可以保存多个数据。
不带缓冲区channel：只能存一个数据，并且只有当该数据被取出时候才能存下一个数据。
ch := make(chan int) //不带缓冲区
ch := make(chan int ,10) //带缓冲区
不带缓冲区示例：

package main

import “fmt”

func test(c chan int) {
for i := 0; i < 10; i++ {
fmt.Println(\”send \”, i)
c <- i
}
}
func main() {
ch := make(chan int)
go test(ch)
for j := 0; j < 10; j++ {
fmt.Println(\”get \”, <-ch)
}
}

//结果：
send 0
send 1get 0get 1
send 2
send 3get 2get 3
send 4
send 5get 4get 5
send 6
send 7get 6get 7
send 8
send 9get 8get 9

channel实现作业池
我们创建三个channel，一个channel用于接受任务，一个channel用于保持结果，还有个channel用于决定程序退出的时候。

package main

import (
“fmt”
)

func Task(taskch, resch chan int, exitch chan bool) {
defer func() { //异常处理
err := recover()
if err != nil {
fmt.Println(“do task error：”, err)
return
}
}()

for t := range taskch { //  处理任务fmt.Println(\"do task :\", t)resch <- t //    }exitch <- true //处理完发送退出信号}

func main() {
taskch := make(chan int, 20) //任务管道
resch := make(chan int, 20) //结果管道
exitch := make(chan bool, 5) //退出管道 go func() {
for i := 0; i < 10; i++ {
taskch <- i
}
close(taskch)
}()

for i := 0; i < 5; i++ {  //启动5个goroutine做任务        go Task(taskch, resch, exitch)}go func() { //等5个goroutine结束for i := 0; i < 5; i++ {<-exitch}close(resch)  //任务处理完成关闭结果管道，不然range报错close(exitch)  //关闭退出管道    }()for res := range resch{  //打印结果fmt.Println(\"task res：\",res)}

}

只读channel和只写channel
一般定义只读和只写的管道意义不大，更多时候我们可以在参数传递时候指明管道可读还是可写，即使当前管道是可读写的。

package main

import (
“fmt”
“time”
)
//只能向chan里写数据
func send(c chan<- int) {
for i := 0; i < 10; i++ {
c <- i
}
}//只能取channel中的数据
func get(c <-chan int) {
for i := range c {
fmt.Println(i)
}
}
func main() {
c := make(chan int)
go send©
go get©
time.Sleep(time.Second*1)
}//结果0123456789

select-case实现非阻塞channel
原理通过select+case加入一组管道，当满足（这里说的满足意思是有数据可读或者可写)select中的某个case时候，那么该case返回，若都不满足case，则走default分支。

package main

import (
“fmt”
)

func send(c chan int) {
for i :=1 ; i<10 ;i++ {
c <-i
fmt.Println(\”send data : \”,i)
}
}

func main() {
resch := make(chan int,20)
strch := make(chan string,10)
go send(resch)
strch <- “wd”
select {
case a := <-resch:
fmt.Println(\”get data : \”, a)
case b := <-strch:
fmt.Println(\”get data : \”, b)
default:
fmt.Println(“no channel actvie”)

}

}
//结果：get data : wd

channel频率控制
在对channel进行读写的时，go还提供了非常人性化的操作，那就是对读写的频率控制，通过time.Ticke实现
示例：

package main

import (
“time”
“fmt”
)

func main(){
requests:= make(chan int ,5)
for i:=1;i<5;i++{
requests<-i
}
close(requests)
limiter := time.Tick(time.Second*1)
for req:=range requests{
<-limiter
fmt.Println(“requets”,req,time.Now()) //执行到这里，需要隔1秒才继续往下执行，time.Tick(timer)上面已定义 }
}//结果：
requets 1 2018-07-06 10:17:35.98056403 +0800 CST m=+1.004248763
requets 2 2018-07-06 10:17:36.978123472 +0800 CST m=+2.001798205
requets 3 2018-07-06 10:17:37.980869517 +0800 CST m=+3.004544250
requets 4 2018-07-06 10:17:38.976868836 +0800 CST m=+4.000533569