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Go語言協程和線程的比較探討

WBOY

發布： 2024-02-25 12:06:06

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Go語言協程和線程的比較探討

Go語言是一門開源程式語言，它獨特的特性之一就是支援協程（goroutine），CSP並發模型使得在Go中使用協程變得非常方便。相較之下，線程則是更傳統的並發程式設計方式。在本文中，我們將探討Go語言協程與執行緒的差異，並透過具體的程式碼範例來加以說明。

1. 協程與執行緒的基本定義

在程式設計中，協程是一種比執行緒更加輕量級的並發策略。在Go語言中，透過go關鍵字可以很方便地建立一個協程，例如：

func main() {
    go func() {
        // 协程内容
    }()

    // 主线程内容
}

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而執行緒則是作業系統調度的最小單位，建立執行緒需要消耗更多的系統資源。在傳統的多執行緒程式設計中，通常使用執行緒庫來進行執行緒的建立和管理。

2. 協程與執行緒的調度方式

Go語言的調度器透過為每個邏輯處理器（logical processor）分配一個工作佇列來實現協程的調度，當一個協程阻塞時，調度器會將其從邏輯處理器上摘除，避免資源浪費。這種調度方式使得Go語言的協程更有效率。

相較之下，執行緒的調度由作業系統來完成。在傳統的多執行緒程式設計中，執行緒的上下文切換是由作業系統來決定的，這可能會引入額外的開銷。

3. 協程與執行緒的效能比較

由於協程的調度是由Go語言的執行時間系統自行管理的，所以協程的啟動和銷毀開銷非常小，而且協程之間的切換也更有效率。相較之下，執行緒的建立和銷毀開銷相對較大，執行緒之間的切換也需要更多的系統資源。

下面我們透過一個簡單的範例來比較協程和執行緒的效能差異：

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    start := time.Now()
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        go func() {
            time.Sleep(1 * time.Second)
        }()
    }
    fmt.Println("协程耗时：", time.Since(start))

    start = time.Now()
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        go func() {
            time.Sleep(1 * time.Second)
        }()
    }
    fmt.Println("线程耗时：", time.Since(start))
}

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#透過上述程式碼範例，我們可以看到，使用協程的方式啟動一千個任務所需的時間遠小於使用執行緒的方式。這說明了Go語言的協程在效能上具有明顯的優勢。