Как переключается контекст между горутинами

1️⃣ Как кратко ответить

Контекст между горутинами переключается с помощью планировщика Go, который управляет выполнением горутин, распределяя их по потокам операционной системы. Планировщик использует кооперативное многозадачное планирование, где горутины уступают управление при определенных событиях, таких как системные вызовы, блокировки или завершение времени квантования.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Горутины — это легковесные потоки выполнения в языке программирования Go. Они позволяют выполнять функции параллельно, не создавая при этом значительной нагрузки на систему. Переключение контекста между горутинами — это процесс, при котором планировщик Go решает, какая горутина должна выполняться в данный момент времени.

Как работает планировщик Go

Планировщик Go управляет выполнением горутин, распределяя их по потокам операционной системы. Он использует модель кооперативного многозадачного планирования, что означает, что горутины сами должны уступать управление, чтобы другие горутины могли выполняться. Это происходит в следующих случаях:

• Системные вызовы: Когда горутина выполняет системный вызов, она может быть приостановлена, чтобы другие горутины могли выполняться.
• Блокировки: Если горутина ожидает блокировки, она уступает управление.
• Завершение времени квантования: Планировщик может переключать горутины, чтобы обеспечить равномерное распределение времени выполнения.

Пример кода

Рассмотрим простой пример, чтобы понять, как горутины работают и как происходит переключение контекста:

package main
​
import (
	"fmt"
	"time"
)
​
func printNumbers() {
	for i := 1; i <= 5; i++ {
		fmt.Println(i)
		time.Sleep(100 * time.Millisecond) // Горутина уступает управление на 100 миллисекунд
	}
}
​
func printLetters() {
	for i := 'a'; i <= 'e'; i++ {
		fmt.Printf("%c\n", i)
		time.Sleep(150 * time.Millisecond) // Горутина уступает управление на 150 миллисекунд
	}
}
​
func main() {
	go printNumbers() // Запуск горутины для печати чисел
	go printLetters() // Запуск горутины для печати букв
​
	time.Sleep(1 * time.Second) // Основная горутина ждет, чтобы другие горутины завершили выполнение
}

• printNumbers и printLetters — это функции, которые будут выполняться как горутины.
• go printNumbers() и go printLetters() — запускают функции как горутины.
• time.Sleep(100 * time.Millisecond) и time.Sleep(150 * time.Millisecond) — заставляют горутины уступать управление, позволяя планировщику переключаться между ними.
• time.Sleep(1 * time.Second) в main — позволяет основному потоку ожидать завершения горутин.

Зачем это нужно

Переключение контекста между горутинами позволяет эффективно использовать ресурсы процессора, обеспечивая параллельное выполнение задач. Это особенно полезно в приложениях, где требуется высокая степень параллелизма, например, в веб-серверах или системах обработки данных в реальном времени. Горутины позволяют писать конкурентные программы, которые могут обрабатывать множество задач одновременно, не создавая значительной нагрузки на систему.