Lassen Sie uns über Golangs Coroutine sprechen

Die folgende Tutorial-Kolumne von golang wird Ihnen die Coroutine von Golang vorstellen. Ich hoffe, dass sie Freunden, die sie brauchen, hilfreich sein wird!

Coroutinen sind Threads der Anwendungsschicht.

Die Anwendungsschicht ist das Konzept des Betriebssystems relativ zur Kernelschicht und entspricht der Betriebsebene der CPU. Der Kerncode des Betriebssystems wird auf Ring0-Ebene und der Anwendungscode auf Ring3-Ebene ausgeführt. Die Ebeneneinstellungen zwischen der Kernel- und der Anwendungsschicht stellen sicher, dass einige hochprivilegierte Vorgänge nur durch den Kernelcode ausgeführt werden können. Um diese Funktionen nutzen zu können, müssen Anwendungen den Kernelcode aufrufen, indem sie die API des Betriebssystems aufrufen (unter Linux Systemaufruf genannt). Dieser Aufruf führt dazu, dass die CPU den Kontext von Ring3 auf Ring0 wechselt. Dieser Wechsel verbraucht etwas CPU-Zeit.

Threads sind Kernelobjekte des Betriebssystems. Wenn bei der Multithread-Programmierung zu viele Threads vorhanden sind, führt dies zu häufigem Kontextwechsel, und diese CPU-Zeiten verursachen zusätzliche Kosten. Daher ist es bei manchen hochgradig gleichzeitigen Netzwerkserverprogrammierungen unklug, einen Thread für die Bedienung einer Socket-Verbindung zu verwenden. Das Betriebssystem stellt also ein asynchrones Programmiermodell bereit, das auf dem Ereignismuster basiert. Verwenden Sie eine kleine Anzahl von Threads, um eine große Anzahl von Netzwerkverbindungen und E/A-Vorgängen zu bedienen. Allerdings erschwert die Verwendung asynchroner und ereignisbasierter Programmiermodelle das Schreiben von Programmcode und ist sehr fehleranfällig. Da Threads verschachtelt sind, erhöht sich auch die Schwierigkeit bei der Fehlersuche.

Coroutine ist ein Thread, der auf der Anwendungsebene simuliert wird. Er vermeidet die zusätzlichen Kosten für den Kontextwechsel und berücksichtigt die Vorteile von Multithreading. Vereinfacht die Komplexität hochgradig gleichzeitiger Programme. Beispielsweise ist in einem Netzwerkserver mit hoher Parallelität jeder Socket verbunden und der Server verwendet eine Coroutine, um ihn zu bedienen. Der Code ist sehr klar. Und es berücksichtigt die Leistung.

Also, wie wird Coroutine implementiert?

Das Prinzip ist das gleiche wie bei Threads. Wenn Thread a zu Thread b wechselt, muss der entsprechende Ausführungsfortschritt von Thread a auf den Stapel verschoben werden, und dann wird der Ausführungsfortschritt von Thread b aus dem Stapel entfernt um die Ausführungssequenz von b einzugeben. Um dies zu erreichen, werden lediglich Coroutinen eingesetzt.

Coroutinen werden jedoch nicht vom Betriebssystem geplant und Anwendungen verfügen nicht über die Fähigkeit oder Berechtigung, die CPU-Planung durchzuführen. Wie kann dieses Problem gelöst werden?

Die Antwort ist, dass Coroutinen threadbasiert sind. In Bezug auf die interne Implementierung werden eine Reihe von Datenstrukturen und n Threads verwaltet. Die eigentliche Ausführung besteht weiterhin aus Threads. Der von der Coroutine ausgeführte Code wird zur Ausführung in eine Warteschlange geworfen, und diese n Threads werden aus der Warteschlange gezogen Ausführung. Dies löst das Problem der Coroutine-Ausführung. Wie wechseln Coroutinen? Die Antwort lautet: Golang kapselt verschiedene IO-Funktionen und ruft intern die asynchronen IO-Funktionen des Betriebssystems auf auf den Stapel, sodass der Thread den Code einer anderen Coroutine zur Ausführung abrufen kann. Das Grundprinzip besteht darin, die asynchronen Funktionen des Betriebssystems zu verwenden und zu kapseln. Einschließlich epoll, select von Linux und iocp, event usw. von Windows.

Da Golang Coroutinen aus mehreren Ebenen der Compiler- und Sprachbasisbibliothek implementiert, sind Golangs Coroutinen die vollständigste und ausgereifteste Implementierung unter verschiedenen Sprachen mit Coroutine-Konzepten.

Einhunderttausend Coroutinen können ohne Druck gleichzeitig ausgeführt werden. Der Schlüssel ist, dass wir keinen solchen Code schreiben. Aber insgesamt können sich Programmierer beim Schreiben von Golang-Code mehr auf die Implementierung der Geschäftslogik konzentrieren und weniger Energie für diese wichtigen Grundkomponenten aufwenden.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonLassen Sie uns über Golangs Coroutine sprechen. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!