Go 協程の仕組み

Go言語ではgoroutineは、Go言語ランタイムシステムによって実装されています。goroutineは、軽量スレッドの一種で、同じアドレス空間内で並行して実行されますが、goroutineのスケジュールや管理は、Goランタイムシステムによって自動的に行われ、OSによって制御されることはありません。

GoのGoroutineはスレッドベースで実装されており、すべてのGoプログラムでmain Goroutineが開始され、main関数で実行されます。メインGoroutineに加えて、他のタスクを並行して実行するために追加のGoroutineを作成できます。Goroutineを作成する方法は非常に簡単で、関数呼び出しの前に「go」キーワードを追加するだけです。

ゴーランタイムは、ゴルーチンが作成されたときに、スタック領域やスケジューラコンテキストなど、いくつかのリソースを割り当てます。ゴルーチンのスタック領域は固定サイズ（通常は2KBまたは4KB）で、オペレーティングシステムのスレッドスタック領域よりもはるかに小さく、これにより、システムリソースをあまり消費せずに大量のゴルーチンを作成できます。

Go のランタイムシステムにより、ゴルーチンのスケジューリングは自動的に行われます。このスケジューリングでは「プリエンプティブスケジュール手法」と呼ばれるアルゴリズムが使用されます。Go プログラム内でゴルーチンが生成されると、スケジュール機能のキューに登録され、実行されるまで待機します。ゴルーチンが実行時間を使い切った場合（または I/O 処理が発生した場合）、スケジュール機能はそのゴルーチンの実行を中断し、キュー内の次のゴルーチンに切り替えます。このプロセスは「ゴルーチンのスケジューリング」として知られています。

コルーチンのスケジューリングは非ブロッキングなので、1 つのコルーチンの実行時間が他のコルーチンの実行をブロックすることはありません。あるコルーチンがブロック ( 例えば、IO 操作の完了の待機 ) したら、スケジューラーは直ちに実行可能な別のコルーチンに切り替えて、システム リソースを最大限に活用します。ブロックされたコルーチンが実行の続きが可能になると、スケジューラーは再度アクティブ化して、その実行コンテキストに切り替えます。

ゴーのゴルーチンは、ランタイムシステムによって自動的にスケジュールされ管理される、軽量な並行メカニズムです。ゴルーチンを使用することで、スレッドやロックなどの低レベルの詳細を手動で管理する必要がなく、高並行性プログラムを簡単に実装できます。