Go 协程（Goroutine）为何比进程轻量
一、内存占用差异显著
初始堆栈大小
- 进程：每个进程需分配完整的虚拟内存空间（包含堆、栈、数据段等），初始堆栈通常在 MB 级别（如 Linux 默认 8MB），且无法动态调整。
- 协程：初始堆栈仅 2KB，且通过动态伸缩机制按需扩展（最大可至数 MB）或收缩，避免内存浪费。
内存复用与共享
- 进程间内存完全隔离，需独立维护页表、文件描述符等资源，资源占用叠加增长。
- 协程共享所属进程的堆内存，仅独立管理栈空间，且运行时通过内存池复用已释放资源（如协程池技术），降低内存碎片化。
二、调度机制的高效性
用户态与内核态调度
- 进程切换：依赖操作系统内核调度，需切换虚拟地址空间（修改页表、刷新 TLB 缓存等），耗时约 微秒级。
- 协程切换：由 Go 运行时（Runtime）在用户态直接调度，无需内核介入，仅需调整 PC（程序计数器）、SP（栈指针）、DX（数据寄存器） 三个寄存器，耗时约 纳秒级。
M 调度模型
- 协程与系统线程解耦，通过 GMP 模型（Goroutine-M-Processor）将 M 个协程 动态绑定到 N 个线程，线程由操作系统管理，协程由运行时管理：
- G（Goroutine）：协程对象，存储执行状态和栈信息；
- M（Machine）：系统线程，实际执行单元；
- P（Processor）：逻辑处理器，管理协程队列和线程绑定。
- 该模型减少线程创建数量（通常与 CPU 核数对齐），避免频繁线程切换，提升并发效率。
三、上下文切换开销极低
寄存器与内存操作简化
- 进程切换：需保存/恢复 16 个通用寄存器、程序计数器、堆栈指针及内核态堆栈，并更新页表、刷新 TLB，操作复杂。
- 协程切换：仅需保存/恢复 3 个关键寄存器（PC、SP、DX），且无需切换虚拟地址空间，操作开销降低 90% 以上。
无内核态切换
- 协程调度完全在用户态完成，无需触发系统调用（如
sched_yield或epoll_wait），避免陷入内核态的上下文保存与恢复。
四、资源分配与管理优化
动态堆栈管理
- 协程堆栈按需动态扩容（如函数递归调用时自动扩展），避免固定分配导致的溢出风险或内存浪费。
- 进程堆栈固定，需预留冗余空间（如 Linux 默认 8MB），易造成内存浪费或栈溢出（需手动调整）。
生命周期轻量化
- 协程创建/销毁由 Go 运行时统一管理，支持批量操作（如
go func()语法），且通过协程池复用对象，减少资源分配开销。 - 进程创建需调用
fork或exec，涉及复制父进程资源（如文件描述符、信号处理器等），操作复杂且耗时。
总结：
Go 协程的轻量性源于 动态内存管理（初始 2KB 堆栈 + 按需扩展）、用户态高效调度（无内核切换 + M 模型）和 极简上下文切换（仅3个寄存器操作）。
相较于进程，协程在高并发（如 10W+ 连接）场景下资源消耗更低（内存减少 99%+，切换耗时降低 90%+），适用于微服务、实时通信等需要大规模并发的场景。