goroutine とは

• Go 言語の主たる言語機能のひとつとして goroutine がある。

goroutine とは何か

• A goroutine is a lightweight thread managed by Go runtime. (Tour of Go - Goroutines より抜粋)
  • 軽量スレッドである。
  • 平行処理を行うために用いられる。いわゆる C 言語で言うところの pthread と機能的には概ね同じ。
  • キーワード go を伴って関数を呼び出すことで、指定の関数は goroutine 上で実行されるようになる。
  • Go by Example: Goroutines (公式の解説ページ)
  • ちなみに main 関数もひとつの goroutine という扱い。

goroutine を使ったコード例

• 下記は say 関数を goroutine 上で実行する例 (playground)

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

// 引数に指定された文字列を 100 ミリ秒間隔で 5 回 出力する関数
func say(s string) {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        time.Sleep(100 * time.Millisecond)
        fmt.Println(s)
    }
}

func main() {
    go say("world") // "go" をつけて関数を呼び出すと goroutine 上での実行になる
    say("hello") // こっちは "go" なしで実行
}

• 無名関数を実行することもできる
  • 以下の例は先述の例と同等の動き (playground)

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    go func(s string) {
        for i := 0; i < 5; i++ {
            time.Sleep(100 * time.Millisecond)
            fmt.Println(s)
        }
    }("world")

    for i := 0; i < 5; i++ {
        time.Sleep(100 * time.Millisecond)
        fmt.Println("hello")
    }
}

goroutine の特徴

• 軽量スレッドであり、いわゆるプロセス、スレッドよりも省リソース。
  • スレッドは 1〜2 MB の初期スタックメモリを必要とするらしい。goroutine は 2 KB 程度。起動が速い。
• スレッドは CPU のコアにマッピングされるが、goroutine は OS のスレッドにマッピングされる。
  • スレッドへの CPU 処理時間割当のスケジューリングは OS の仕事。
  • goroutine への CPU 処理時間割当のスケジューリングは Go runtime の仕事。
  • つまり M:N モデル (OS のスレッド M 個に対し、goroutine は N 個)。

余談: スレッドの実行モデルの種類

• N:1
  • 1 個の OS スレッドの上で N 個のユーザー空間スレッドが動く
  • コンテキストスイッチが速いがマルチコアの恩恵を受けられない
• 1:1
  • 1 個の OS スレッドの上で 1 個のユーザー空間スレッドが動く
  • コンテキストスイッチが遅いがマルチコアの恩恵を受けられる
• M:N
  • M 個の OS スレッドの上で N 個のユーザー空間スレッドが動く
  • コンテキストスイッチが速い上にマルチコアの恩恵も受けられる
  • ただしスケジューラの扱いが煩雑
  • Go はこれ