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为什么Go允许百万级别的 goroutines,而Java只允许数千级别的threads

Go允许百万级别的 goroutines,而Java只允许数千级别的threads的原因:Go采用自己的调度器和动态增减栈空间,使得每个goroutine只需大约4KB栈空间。相比之下,Java使用操作系统线程调度且每个线程都有固定大小的栈,因此线程数量受限,远不能像Go那样支持百万级别的goroutines。

一、Go允许百万级别的 goroutines,而Java只允许数千级别的threads的原因

Go允许百万级别的goroutines,而Java只允许数千级别的threads是因为它们所使用的线程模型不同。Java采用操作系统线程来处理线程调度,而每个操作系统线程都有一个固定大小的栈,这限制了线程的数量。而Go采用自己的调度器和动态增加/减少的栈,使得每个goroutine只需要大约4KB的栈空间。此外,Go的调度器能够智能地进行观察,只有当goroutine能够执行有用的工作时才进行调度,这样可以避免大量的上下文切换和延迟。因此,Go的并发能力比Java更高,能够支持百万级别的goroutines。

二、Go语言

Go语言(或 Golang)起源于 2007 年,并在 2009 年正式对外发布。Go 是非常年轻的一门语言,它的主要目标是“兼具 Python 等动态语言的开发速度和 C/C++ 等编译型语言的性能与安全性”。Go语言是编程语言设计的又一次尝试,是对类C语言的重大改进,它不但能让你访问底层操作系统,还提供了强大的网络编程和并发编程支持。Go语言的用途众多,可以进行网络编程、系统编程、并发编程、分布式编程。

Go语言的推出,旨在不损失应用程序性能的情况下降低代码的复杂性,具有“部署简单、并发性好、语言设计良好、执行性能好”等优势,目前国内诸多 IT 公司均已采用Go语言开发项目。Go语言有时候被描述为“C 类似语言”,或者是“21 世纪的C语言”。Go 从C语言继承了相似的表达式语法、控制流结构、基础数据类型、调用参数传值、指针等很多思想,还有C语言一直所看中的编译后机器码的运行效率以及和现有操作系统的无缝适配。

Go语言特点:

1、代码风格统一:Go 语言提供了一套格式化工具——go fmt。一些 Go 语言的开发环境或者编辑器在保存时,都会使用格式化工具进行修改代码的格式化,这样就保证了不同开发者提交的代码都是统一的格式。

2、执行性能好:Go语言是一门编译型的语言,我们编写好的代码直接编译成服务器可以执行的二进制可执行文件。

3、开发效率高:Go语言虽然是一门编译型的语言,但是它内置了垃圾回收机制,降低了开发者的心智负担,使其拥有像Python、PHP等解释性语言的一样的开发效率。真正实现了开发效率和执行效率的完美结合。

4、天生支持并发:Go于2009年发布,当时多核处理器已经上市。Go语言在多核并发上拥有原生的设计优势,Go语言从底层原生支持并发,无须第三方库、开发者的编程技巧和开发经验。

三、Java语言

Java 是一个通用术语,用于表示 Java 软件及其组件,包括“Java 运行时环境 (JRE)”、“Java 虚拟机 (JVM)”以及“插件”。Java具有大部分编程语言所共有的一些特征,被特意设计用于互联网的分布式环境。Java具有类似于C++语言的形式和感觉,但它要比C++语言更易于使用,而且在编程时彻底采用了一种以对象为导向的方式。

Java语言特点:

1、面向对象:Java 是一种面向对象的语言,它对对象中的类、对象、继承、封装、多态、接口、包等均有很好的支持。为了简单起见,Java 只支持类之间的单继承,但是可以使用接口来实现多继承。使用 Java 语言开发程序,需要采用面向对象的思想设计程序和编写代码。

2、平台无关性:平台无关性的具体表现在于,Java 是“一次编写,到处运行(Write Once,Run any Where)”的语言,因此采用 Java 语言编写的程序具有很好的可移植性,而保证这一点的正是 Java 的虚拟机机制。在引入虚拟机之后,Java 语言在不同的平台上运行不需要重新编译。Java 语言使用 Java 虚拟机机制屏蔽了具体平台的相关信息,使得 Java 语言编译的程序只需生成虚拟机上的目标代码,就可以在多种平台上不加修改地运行。

3、简单性:Java 语言的语法与 C 语言和 C++ 语言很相近,使得很多程序员学起来很容易。对 Java 来说,它舍弃了很多 C++ 中难以理解的特性,如操作符的重载和多继承等,而且 Java 语言不使用指针,加入了垃圾回收机制,解决了程序员需要管理内存的问题,使编程变得更加简单。

4、解释执行:Java 程序在 Java 平台运行时会被编译成字节码文件,然后可以在有 Java 环境的操作系统上运行。在运行文件时,Java 的解释器对这些字节码进行解释执行,执行过程中需要加入的类在连接阶段被载入到运行环境中。

5、多线程:Java 语言是多线程的,这也是 Java 语言的一大特性,它必须由 Thread 类和它的子类来创建。Java 支持多个线程同时执行,并提供多线程之间的同步机制。任何一个线程都有自己的 run() 方法,要执行的方法就写在 run() 方法体内。

6、分布式:Java 语言支持 Internet 应用的开发,在 Java 的基本应用编程接口中就有一个网络应用编程接口,它提供了网络应用编程的类库,包括 URL、URLConnection、Socket 等。Java 的 RIM 机制也是开发分布式应用的重要手段。

7、健壮性:Java 的强类型机制、异常处理、垃圾回收机制等都是 Java 健壮性的重要保证。对指针的丢弃是 Java 的一大进步。另外,Java 的异常机制也是健壮性的一大体现。

8、高性能:Java 的高性能主要是相对其他高级脚本语言来说的,随着 JIT(Just in Time)的发展,Java 的运行速度也越来越高。

9、安全性:Java 通常被用在网络环境中,为此,Java 提供了一个安全机制以防止恶意代码的攻击。除了 Java 语言具有许多的安全特性以外,Java 还对通过网络下载的类增加一个安全防范机制,分配不同的名字空间以防替代本地的同名类,并包含安全管理机制。

延伸阅读1:goroutine

在go语言中,每一个并发的执行单元叫做goroutine,如果一个程序中包含多个goroutine,对两个函数的调用则可能发生在同一时刻。相关概念:

  • main goroutine:当一个程序启动时,其主函数即在一个单独的goroutine中运行,我们叫他为main gorountine
  • go goroutine:新的goroutine会用go语句来创建,go+函数名,go语句会使其语句中的函数在一新创建的goroutine中运行,而go语句本身会迅速地完成
  • goroutine的退出:主函数返回时,所有的goroutine都会被直接打断,程序退出,除了从主函数退出或者终止程序之外,没有其他方法能够让一个goroutine来打断另一个的执行,但是可以通过另一种方式来实现这个目的,通过goroutine之间的通信来让一个goroutine请求其他的goroutine,并让请求的goroutine自行结束执行。
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