Unterschiede und Anwendungen von Golang-Coroutinen und Threads in der gleichzeitigen Programmierung

Der Unterschied zwischen Golang-Coroutinen und Threads und ihre Anwendung in der gleichzeitigen Programmierung

Einführung:
Im Bereich der gleichzeitigen Programmierung hat Golang aufgrund seiner hervorragenden Effizienz und Einfachheit große Aufmerksamkeit erhalten. Golang implementiert eine effiziente gleichzeitige Programmierung durch die Mechanismen von Goroutine und Channel. In diesem Artikel wird der Unterschied zwischen Golang-Coroutinen und Threads vorgestellt und Beispiele für die Anwendung von Coroutinen in der gleichzeitigen Programmierung gegeben.

1. Der Unterschied zwischen Coroutinen und Threads: Coroutinen und Threads sind zwei verschiedene Möglichkeiten, Parallelität zu erreichen. Sie unterscheiden sich in den folgenden Aspekten.

Steuerung des Schedulers:
1. Coroutinen werden von der Golang-Laufzeit (Goroutine-Scheduler) verwaltet, und der Scheduler ist für die Planung der Ausführung von Coroutinen in einem oder mehreren Threads verantwortlich. Der Goroutine-Scheduler verwendet einen Algorithmus namens „Work Stealing“, der Arbeitslasten automatisch auf verschiedene Threads verteilen und die Parallelitätsleistung verbessern kann. Threads werden vom Betriebssystemkernel geplant.
   
Speicherbedarf:
2. Da Threads vom Betriebssystemkernel erstellt und verwaltet werden, benötigt jeder Thread bestimmte Speicherressourcen. Coroutinen werden vom Golang-Laufzeitplaner erstellt und verwaltet und benötigen nur wenig Speicherplatz, normalerweise nur wenige KB, sodass Golang Millionen von Coroutinen erstellen kann, ohne dass der Speicher knapp wird.
   
Aufwand für die Erstellung und Zerstörung:
3. Die Erstellung und Zerstörung von Threads ist sehr teuer, während die Erstellung und Zerstörung von Coroutinen nur einen sehr geringen Aufwand verursacht. Dies bedeutet, dass Coroutinen in Golang schnell erstellt und zerstört werden können, was für die Bewältigung einer großen Anzahl gleichzeitiger Aufgaben sehr wichtig ist.
   
Parallelitätsmodell:
4. Threads sind ein Parallelitätsmodell, das auf gemeinsam genutztem Speicher basiert. Der Speicher wird von mehreren Threads gemeinsam genutzt und ein Sperrmechanismus ist erforderlich, um die Datensicherheit zu gewährleisten. Coroutinen kommunizieren über Kanäle und tauschen Daten aus, indem sie Nachrichten zwischen Coroutinen weiterleiten, wodurch die Komplexität der Verwendung von Sperren vermieden wird.
   

2. Anwendungsbeispiele für Coroutinen

Das Folgende ist ein Beispiel, um zu veranschaulichen, wie Coroutinen zur Implementierung der gleichzeitigen Programmierung in Golang verwendet werden.

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func worker(id int, jobs <-chan int, results chan<- int) {
    for j := range jobs {
        fmt.Println("Worker", id, "started job", j)
        time.Sleep(time.Second) // 模拟任务处理
        fmt.Println("Worker", id, "finished job", j)
        results <- j * 2
    }
}

func main() {
    const numJobs = 5
    jobs := make(chan int, numJobs)
    results := make(chan int, numJobs)

    // 创建并启动多个协程
    for w := 1; w <= 3; w++ {
        go worker(w, jobs, results)
    }

    // 分发任务
    for j := 1; j <= numJobs; j++ {
        jobs <- j
    }
    close(jobs)

    // 获取任务结果
    for a := 1; a <= numJobs; a++ {
        <-results
    }
}

Im obigen Beispiel haben wir die Funktion der gleichzeitigen Verarbeitung mehrerer Aufgaben implementiert, indem wir mehrere Coroutinen erstellt und über Kanäle kommuniziert haben. Die Haupt-Coroutine verteilt Aufgaben an die Arbeits-Coroutine, und die Arbeits-Coroutine führt die Aufgaben aus und gibt die Ergebnisse an die Haupt-Coroutine zurück.

Fazit:

Golangs Coroutinen und Kanalmechanismen bieten eine einfache und effiziente Lösung für die gleichzeitige Programmierung. Aufgrund der geringen Größe und des geringen Ressourcenverbrauchs von Coroutinen sowie der effizienten Planungsfunktionen des Goroutine-Schedulers kann Golang die gleichzeitige Programmierung in großem Maßstab gut unterstützen. In der tatsächlichen Entwicklung kann der sinnvolle Einsatz von Coroutinen die Parallelitätsleistung des Programms erheblich verbessern.

Referenzen:

https://tour.golang.org/concurrency/1
1. https://blog.golang.org/waza-talk-video
2. https://go.dev/play

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonUnterschiede und Anwendungen von Golang-Coroutinen und Threads in der gleichzeitigen Programmierung. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!