“不要通过共享内存来通信”——深入理解Golang并发模型与CSP理论

Golang 在设计上另辟蹊径，其并发哲学的核心信条是：“不要通过共享内存来通信，而要通过通信来共享内存。” (Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating.) 这一理念源自通信顺序进程（Communicating Sequential Processes, CSP）理论。

共享消息模型
在共享消息模型（Show Message Model）中，线程或进程通过消息的发送与接收来实现通信与协同。这一模型的最大亮点在于，它能有效规避数据竞争及其他并发问题。原因在于，每个线程或进程都拥有独立的内存空间，无需借助锁或其他同步机制。
该模型的另一显著特征是，消息的发送与接收是异步进行的。这意味着，一个线程或进程在发出消息后，无需等待接收方处理，即可继续执行其他任务。这种异步特性极大地提升了并发性能，因为线程或进程不会因等待消息收发而陷入阻塞。
在该模型中，开发者的角色从“卫兵”转变为“流程设计师”或“编舞家”。他的核心任务不再是保护数据，而是设计高效、无误的数据流管道。通过精心编排数据在进程或线程间的流动顺序，隐式地构建了操作间的因果关系。
程序的确定性，并非来自于对资源的加锁，而是源于消息传递所建立的自然时序。这种模型将并发的复杂性从“管理状态”转移到了“编排通信”，使得并发逻辑更清晰，也更易于推理。

通信顺序进程
通信顺序进程（Communicating Sequential Process，CSP）是 Tony Hoare 在 1978 年提出的一种描述并发系统交互的模式，它正是Golang并发模型的灵感源泉。该模型强调通过通信来协调进程之间的交互，而不是共享数据。
CSP模型，包含进程（Process）‌和通道（Channel）‌两个概念。
1）进程：进程是并发系统中的基本执行单元。每个进程都有自己的独立执行流，并且通过通信进行交互。
‌ 2）通道：通道是进程之间进行通信的媒介。它可以看作是一个先进先出的队列，进程可以向通道发送消息或从通道接收消息。
当进程向通道中发送消息，如果通道已满，则发送操作会阻塞，直到通道有足够的空间；当进程从通道中接收消息，如果通道为空，则接收操作会阻塞，直到通道中有消息可用。

CSP模型的关键特性是，进程的执行不会受到其他进程的直接影响，进程间的交互仅通过通道发送和接收消息来实现。这意味着进程的内部状态对其他进程是不可见的，从而降低了并发编程的复杂性。
Golang通过轻量级的Goroutine和通信机制Channel，实现了CSP模型的核心思想，即通过消息传递而非共享内存实现并发控制。
1）Goroutine：Goroutine 是Golang的轻量级协程。创建一个新的 Goroutine 非常简单，只需在函数调用前加上关键字 go。由于 Goroutine 的创建和切换成本非常低，所以在 Golang中可以创建大量的 Goroutine 来处理并发任务。

// 通过关键字go，创建一个Goroutine并执行异步函数
go func() {
// todo
}()

2）Channel：Channel提供了一种在 Goroutine 之间进行通信的机制。可以从一个Goroutine将数据发送到 Channel，然后另一个 Goroutine 中从 Channel 接收这个数据。
在Golang中，Goroutine代表并发的实体，它们各自独立地执行任务；而Channel则用于在Goroutine之间传递消息，协调它们之间的工作。