Golang协程为什么⽐线程轻量

Golang协程（goroutine）比线程轻量，主要归因于以下几个关键因素：

一、初始堆栈大小与动态调整

• 线程：每个系统线程的堆栈大小通常很大，通常在2MB左右，且这些堆栈大小通常是固定的，不能根据需求动态改变。
• 协程：Go协程的初始堆栈大小远小于线程，只有2KB左右。更重要的是，Go协程的堆栈是动态的，可以根据需求增长和缩小。当堆栈空间不够时，Go运行时可以自动增加其大小；当堆栈空间过大时，也可以自动缩小。这种动态调整机制避免了内存浪费，使得创建大量协程所需的内存远少于创建相同数量的线程。

二、调度模型与开销

• 线程：线程的调度由操作系统负责，创建、销毁和上下文切换都需要系统调用的参与，因此开销较大。线程切换会触发用户态和内核态的切换，上下文切换的延迟较高，大约是50到100纳秒（ns）左右。
• 协程：Go协程由Go运行时而非操作系统进行调度，因此调度开销更小。Go运行时使用M:N的调度模型，其中M个goroutine可以在N个OS线程上进行调度。这使得Go可以在用户级别实现轻量级的上下文切换，避免了频繁的系统调用和线程切换。此外，Go将goroutine的调度维持在用户态，由GPM中的P（逻辑处理器）来完成调度任务，这个切换只涉及PC（程序计数器）、SP（堆栈指针）、DX（数据寄存器）三个寄存器的值的修改，相比线程的上下文切换（需要陷入内核模式以及16个寄存器的刷新）要轻量得多。

三、内存占用与资源利用

• 线程：由于线程的堆栈大小较大且固定，创建大量线程会占用大量内存资源，可能导致系统资源耗尽。
• 协程：Go协程的内存占用较小，且可以动态调整堆栈大小，因此可以创建大量的goroutines而不会过分消耗内存。这使得Go语言在处理大量并发任务时能够保持高性能和低资源消耗。

四、并发模型与通信机制

• 线程：线程通常使用共享内存的方式进行并发编程，需要开发者自己处理同步和互斥问题，容易出现竞态条件和死锁等问题。
• 协程：Go协程使用基于通信的并发模型，即通过channel进行协程之间的通信和同步。这种模型更容易实现并发安全，避免了传统线程间共享数据的竞态条件问题。此外，Go协程之间通过channel进行通信，这也是一种高效的同步机制。

综上所述，Golang协程之所以比线程轻量，是由于其初始堆栈大小小、动态调整机制、M:N调度模型、低调度开销、小内存占用、高效的并发模型和通信机制等多方面因素共同作用的结果。这些特点使得Go语言在处理大量并发任务时能够保持高性能和低资源消耗。