📚 课程目录第1章 Go并发基础

1. Go并发基础

1.1 并发与并行的核心区别

在进入Go的并发世界之前，必须厘清两个最容易被混淆的概念：并发（Concurrency）与并行（Parallelism）。

并发：指两个或多个任务在同一时间段内交替执行。在单核CPU上，通过时间片轮转实现“逻辑上同时执行”。
并行：指两个或多个任务在同一时刻真正同时执行。这需要多核CPU或多处理器硬件支持。

Go设计哲学：Go通过goroutine实现并发，并在运行时自动将并发任务映射到操作系统线程上，从而在任意核数的机器上都能高效利用并行能力。你只需编写并发逻辑，Go负责并行调度。

维度	并发	并行
执行方式	交替执行（时间片轮转）	同时执行（多核并行）
硬件依赖	单核即可实现	必须多核/多CPU
关注点	任务结构设计（如何拆解）	执行效率（如何加速）
Go中的体现	goroutine + channel 编排	GOMAXPROCS 控制并行度

记忆口诀：并发是结构，并行是执行。并发让你能写出清晰的异步代码，并行让代码跑得更快。

1.2 Goroutine vs 操作系统线程

Goroutine是Go语言特有的轻量级“用户态线程”，由Go运行时（runtime）管理，而非操作系统内核。它与传统OS线程有着本质区别：

对比项	OS线程（内核级）	Goroutine（用户级）
创建成本	高（约1~8MB栈空间）	极低（初始2~4KB，可动态扩缩）
切换开销	高（内核态上下文切换，约1~10μs）	低（用户态切换，约几十ns）
调度者	操作系统内核	Go运行时（GMP模型）
数量上限	数千（受系统资源限制）	数百万（内存足够即可）
标识符	系统级TID	无全局ID（通过channel/context通信）
通信方式	共享内存 + 锁	推荐channel（CSP模型）

避坑提示：不要将goroutine当作“免费”资源无限创建。虽然单个goroutine栈很小，但百万级goroutine仍会消耗大量内存（约4GB+），且GC压力剧增。合理控制goroutine数量是调优的第一步。

1.3 GMP调度模型概述

Go运行时实现了一套高效的GMP调度模型，用于将海量goroutine公平、高效地映射到少量OS线程上执行。GMP是Go并发性能的核心基石。

1.4 GMP调度核心流程

GMP调度模型的核心思想是：M必须绑定P才能执行G。P的数量决定了系统真正的并行度（即同时运行的goroutine数量）。

G创建：通过 go func() 创建一个G，初始状态为 _Grunnable，放入当前P的本地队列（或全局队列）。
G调度：P从本地队列头部取出一个G，绑定到当前M上执行，G状态变为 _Grunning。
G阻塞：若G发生系统调用（如文件读写、网络IO），M与P解绑，G进入 _Gsyscall 状态；P寻找空闲M继续执行其他G。
G让出：G主动让出（channel阻塞、time.Sleep、runtime.Gosched()），G进入 _Gwaiting 状态，P调度下一个G。
G结束：G执行完毕，进入 _Gdead 状态，G的栈被回收或复用。

关键调优参数：GOMAXPROCS 控制P的数量，默认等于CPU逻辑核数。在IO密集型场景，适当增加 GOMAXPROCS 可提高吞吐；在CPU密集型场景，保持默认或略低于核数可减少上下文切换。

1.5 Goroutine与线程的调度对比

为了更直观地理解goroutine的轻量优势，下面从调度机制角度进行对比：

1.6 实战代码示例：启动与观察Goroutine

package main

import (
    "fmt"
    "runtime"
    "time"
)

func main() {
    // 获取当前GOMAXPROCS值
    fmt.Printf("默认 GOMAXPROCS = %d\n", runtime.GOMAXPROCS(0))

    // 启动3个goroutine
    for i := 0; i < 3; i++ {
        go func(id int) {
            for j := 0; j < 5; j++ {
                fmt.Printf("Goroutine %d: 第 %d 次执行\n", id, j)
                time.Sleep(10 * time.Millisecond) // 主动让出CPU
            }
        }(i)
    }

    // 让主goroutine等待，否则程序直接退出
    time.Sleep(100 * time.Millisecond)
    fmt.Println("主goroutine结束")
}

运行观察：执行上述代码，你会看到3个goroutine交替打印输出，但它们的执行顺序并不固定。这是因为Go调度器在 time.Sleep 处让出CPU，P会调度其他就绪的G继续执行。

1.7 本章小结

并发 ≠ 并行：并发是结构设计，并行是执行效率。Go通过goroutine实现并发，通过GMP模型实现并行。
Goroutine轻量本质：用户态调度、动态栈、协作式抢占，使得百万级goroutine成为可能。
GMP三要素：G（任务）、M（执行者）、P（调度器）。P的数量决定并行度，由 GOMAXPROCS 控制。
调优起点：理解GMP模型是后续goroutine数量调优、内存模型分析的基础。