Go語言并發(fā)
Go 是并發(fā)式語言，而不是并行式語言发乔。
并發(fā)是指立即處理多個任務(wù)的能力。
Go 編程語言原生支持并發(fā)雪猪。
Go 使用 Go 協(xié)程（Goroutine） 和信道（Channel）來處理并發(fā)栏尚。
Go 協(xié)程
Go 協(xié)程是與其他函數(shù)或方法一起并發(fā)運(yùn)行的函數(shù)或方法。
Go 協(xié)程可以看作是輕量級線程只恨。
與線程相比译仗，創(chuàng)建一個 Go 協(xié)程的成本很小。
因此在 Go 應(yīng)用中官觅，常常會看到有數(shù)以千計的 Go 協(xié)程并發(fā)地運(yùn)行纵菌。
優(yōu)勢
Go 協(xié)程相比于線程的優(yōu)勢：
- Go 協(xié)程的成本極低，堆棧大小只有若干 kb休涤，且可以根據(jù)應(yīng)用的需求進(jìn)行增減咱圆。而線程必須指定堆棧的大小，其堆棧是固定不變的功氨。
- Go 協(xié)程會復(fù)用數(shù)量更少的 OS 線程序苏。即使程序有數(shù)以千計的 Go 協(xié)程，也可能只有一個線程捷凄。如果該線程中的某一 Go 協(xié)程發(fā)生了阻塞（比如說等待用戶輸入）忱详，那么系統(tǒng)會再創(chuàng)建一個 OS 線程，并把其余 Go 協(xié)程都移動到這個新的 OS 線程跺涤。所有這一切都在運(yùn)行時進(jìn)行匈睁，程序員沒有直接面臨這些復(fù)雜的細(xì)節(jié)，而是有一個簡潔的 API 來處理并發(fā)桶错。
- Go 協(xié)程使用信道（Channel）來進(jìn)行通信航唆。信道用于防止多個協(xié)程訪問共享內(nèi)存時發(fā)生競態(tài)條件（Race Condition）。信道可以看作是 Go 協(xié)程之間通信的管道院刁。
啟動一個 Go 協(xié)程
調(diào)用函數(shù)或者方法時糯钙，在前面加上關(guān)鍵字 go，可以讓一個新的 Go 協(xié)程并發(fā)地運(yùn)行
package main
import (
"fmt"
)
func hello() {
fmt.Println("Hello world goroutine")
}
func main() {
go hello()
fmt.Println("main function")
}
解釋代碼：go hello() 啟動了一個新的 Go 協(xié)程±璞龋現(xiàn)在 hello() 函數(shù)與 main() 函數(shù)會并發(fā)地執(zhí)行超营。
主函數(shù)會運(yùn)行在一個特有的 Go 協(xié)程上，它稱為 Go 主協(xié)程（Main Goroutine）阅虫。
執(zhí)行上邊代碼，你會發(fā)現(xiàn)程序只是打印出了main function 而未打印hello函數(shù)中的內(nèi)容不跟。這是因?yàn)椋?/p>
啟動一個新的協(xié)程時颓帝，協(xié)程的調(diào)用會立即返回。與函數(shù)不同，程序控制不會去等待 Go 協(xié)程執(zhí)行完畢购城。在調(diào)用 Go 協(xié)程之后吕座，程序控制會立即返回到代碼的下一行，忽略該協(xié)程的任何返回值瘪板。
如果希望運(yùn)行其他 Go 協(xié)程吴趴，Go 主協(xié)程必須繼續(xù)運(yùn)行著。如果 Go 主協(xié)程終止侮攀，則程序終止锣枝，于是其他 Go 協(xié)程也不會繼續(xù)運(yùn)行。
增加一行代碼延遲結(jié)束主協(xié)程：
time.Sleep(1 * time.Second)
這只是用于測試可以這樣寫兰英，事實(shí)上后邊我們會使用信道解決這個問題撇叁。
為了更好地理解 Go 協(xié)程，我們再編寫一個程序畦贸，啟動多個 Go 協(xié)程陨闹。
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func numbers() {
for i := 1; i <= 5; i++ {
time.Sleep(250 * time.Millisecond)
fmt.Printf("%d ", i)
}
}
func alphabets() {
for i := 'a'; i <= 'e'; i++ {
time.Sleep(400 * time.Millisecond)
fmt.Printf("%c ", i)
}
}
func main() {
go numbers()
go alphabets()
time.Sleep(3000 * time.Millisecond)
fmt.Println("main terminated")
}
解釋代碼：
- 啟動了兩個 Go 協(xié)程。現(xiàn)在薄坏，這兩個協(xié)程并發(fā)地運(yùn)行趋厉。
- numbers 協(xié)程首先休眠 250 微秒，接著打印 1胶坠，然后再次休眠觅廓，打印 2，依此類推涵但，一直到打印 5 結(jié)束杈绸。
- alphabete 協(xié)程同樣打印從 a 到 e 的字母，并且每次有 400 微秒的休眠時間矮瘟。
- Go 主協(xié)程啟動了 numbers 和 alphabete 兩個 Go 協(xié)程瞳脓，休眠了 3000 微秒后終止程序。
來張圖更加清晰的看協(xié)程之間相互關(guān)系：
藍(lán)色的圖表示 numbers 協(xié)程澈侠，
褐紅色的圖表示 alphabets 協(xié)程劫侧，
綠色的圖表示 Go 主協(xié)程，
黑色的圖把以上三種協(xié)程合并了哨啃，表明程序是如何運(yùn)行的烧栋。
信道
信道：信道可以想像成 Go 協(xié)程之間通信的管道。如同管道中的水會從一端流到另一端拳球，通過使用信道审姓，數(shù)據(jù)也可以從一端發(fā)送，在另一端接收祝峻。
信道聲明：所有信道都關(guān)聯(lián)了一個類型魔吐。信道只能運(yùn)輸這種類型的數(shù)據(jù)扎筒，而運(yùn)輸其他類型的數(shù)據(jù)都是非法的。
chan T 表示 T類型的信道酬姆。
信道的零值為 nil
信道的零值沒有什么用嗜桌，應(yīng)該像對 map 和切片所做的那樣，用 make 來定義信道辞色。
package main
import "fmt"
func main() {
var a chan int
if a == nil {
fmt.Println("channel a is nil, going to define it")
a = make(chan int)
fmt.Printf("Type of a is %T", a)
}
}
簡短聲明通常也是一種定義信道的簡潔有效的方法:
a := make(chan int)
通過信道進(jìn)行發(fā)送和接收
data := <- a // 讀取信道 a
a <- data // 寫入信道 a
在第一行骨宠，箭頭對于 a 來說是向外指的，因此我們讀取了信道 a 的值相满，并把該值存儲到變量 data层亿。
在第二行，箭頭指向了 a雳灵，因此我們在把數(shù)據(jù)寫入信道 a棕所。
發(fā)送與接收默認(rèn)是阻塞的
- 當(dāng)把數(shù)據(jù)發(fā)送到信道時，程序控制會在發(fā)送數(shù)據(jù)的語句處發(fā)生阻塞悯辙，直到有其它 Go 協(xié)程從信道讀取到數(shù)據(jù)琳省，才會解除阻塞。
- 當(dāng)讀取信道的數(shù)據(jù)時躲撰，如果沒有其它的協(xié)程把數(shù)據(jù)寫入到這個信道针贬，那么讀取過程就會一直阻塞著。
信道的這種特性能夠幫助 Go 協(xié)程之間進(jìn)行高效的通信拢蛋，不需要用到其他編程語言常見的顯式鎖或條件變量桦他。
代碼示例：
package main
import (
"fmt"
)
func hello(done chan bool) {
fmt.Println("Hello world goroutine")
done <- true
}
func main() {
done := make(chan bool)
go hello(done)
<-done
fmt.Println("main function")
}
解釋代碼：
- 創(chuàng)建了一個 bool 類型的信道 done，并把 done 作為參數(shù)傳遞給了 hello 協(xié)程
- <-done 這行代碼通過信道 done 接收數(shù)據(jù)谆棱，但并沒有使用數(shù)據(jù)或者把數(shù)據(jù)存儲到變量中快压。這完全是合法的。我們通過信道 done 接收數(shù)據(jù)垃瞧。這一行代碼發(fā)生了阻塞蔫劣，除非有協(xié)程向 done 寫入數(shù)據(jù)，否則程序不會跳到下一行代碼个从。
- 現(xiàn)在我們的 Go 主協(xié)程發(fā)生了阻塞脉幢，等待信道 done 發(fā)送的數(shù)據(jù)。
寫個demo示例嗦锐，需求：定義一個整數(shù)嫌松，該程序會計算一個數(shù)中每一位的平方和與立方和，然后把平方和與立方和相加并打印出來奕污。
構(gòu)建程序：
- 一個單獨(dú)的 Go 協(xié)程計算平方和
- 一個協(xié)程計算立方和萎羔，
- 在 Go 主協(xié)程把平方和與立方和相加。
package main
import (
"fmt"
)
func calcSquares(number int, squareop chan int) {
sum := 0
for number != 0 {
digit := number % 10
sum += digit * digit
number /= 10
}
squareop <- sum
}
func calcCubes(number int, cubeop chan int) {
sum := 0
for number != 0 {
digit := number % 10
sum += digit * digit * digit
number /= 10
}
cubeop <- sum
}
func main() {
number := 589
sqrch := make(chan int)
cubech := make(chan int)
go calcSquares(number, sqrch)
go calcCubes(number, cubech)
squares, cubes := <-sqrch, <-cubech
fmt.Println("Final output", squares + cubes)
}
死鎖
當(dāng) Go 協(xié)程給一個信道發(fā)送數(shù)據(jù)時菊值，照理說會有其他 Go 協(xié)程來接收數(shù)據(jù)外驱。如果沒有的話育灸，程序就會在運(yùn)行時觸發(fā) panic腻窒，形成死鎖昵宇。同樣的反之亦然。
package main
func main() {
ch := make(chan int)
ch <- 5
}
這段代碼就會觸發(fā) panic :
fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
goroutine 1 [chan send]:
main.main()
/tmp/sandbox249677995/main.go:6 +0x80
單向信道
之前介紹的信道都是雙向信道儿子，即通過信道既能發(fā)送數(shù)據(jù)瓦哎，又能接收數(shù)據(jù)。
其實(shí)也可以創(chuàng)建單向信道柔逼，這種信道只能發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)蒋譬。
代碼：
package main
import "fmt"
func sendData(sendch chan<- int) {
sendch <- 10
}
func main() {
sendch := make(chan<- int)
go sendData(sendch)
fmt.Println(<-sendch)
}
創(chuàng)建了唯送（Send Only）信道 sendch。chan<- int 定義了唯送信道愉适，因?yàn)榧^指向了 chan犯助。 fmt.Println(<-sendch) 編譯器會報錯。
信道轉(zhuǎn)換（Channel Conversion）
把一個雙向信道轉(zhuǎn)換成唯送信道或者唯收（Receive Only）信道都是行得通的维咸，但是反過來就不行剂买。
package main
import "fmt"
func sendData(sendch chan<- int) {
sendch <- 10
}
func main() {
cha1 := make(chan int)
go sendData(cha1)
fmt.Println(<-cha1)
}
解釋代碼：
函數(shù) sendData 里的參數(shù) sendch chan<- int把 cha1 轉(zhuǎn)換為一個唯送信道。于是該信道在 sendData 協(xié)程里是一個唯送信道癌蓖，而在 Go 主協(xié)程里是一個雙向信道瞬哼。該程序最終打印輸出 10。
關(guān)閉信道和使用 for range 遍歷信道
數(shù)據(jù)發(fā)送方可以關(guān)閉信道租副，通知接收方這個信道不再有數(shù)據(jù)發(fā)送過來坐慰。
當(dāng)從信道接收數(shù)據(jù)時，接收方可以多用一個變量來檢查信道是否已經(jīng)關(guān)閉用僧。
v, ok := <- ch
package main
import (
"fmt"
)
func producer(chnl chan int) {
for i := 0; i < 10; i++ {
chnl <- i
}
close(chnl)
}
func main() {
ch := make(chan int)
go producer(ch)
for {
v, ok := <-ch
if ok == false {
break
}
fmt.Println("Received ", v, ok)
}
}
producer 協(xié)程會從 0 到 9 寫入信道 chn1结胀，然后關(guān)閉該信道。主函數(shù)有一個無限的 for 循環(huán)（第 16 行）责循，使用變量 ok（第 18 行）檢查信道是否已經(jīng)關(guān)閉糟港。如果 ok 等于 false，說明信道已經(jīng)關(guān)閉沼死，于是退出 for 循環(huán)着逐。如果 ok 等于 true，會打印出接收到的值和 ok 的值意蛀。
for range 循環(huán)用于在一個信道關(guān)閉之前耸别，從信道接收數(shù)據(jù)。
package main
import (
"fmt"
)
func producer(chnl chan int) {
for i := 0; i < 10; i++ {
chnl <- i
}
close(chnl)
}
func main() {
ch := make(chan int)
go producer(ch)
for v := range ch {
fmt.Println("Received ",v)
}
}
package main
import (
"fmt"
)
func digits(number int, dchnl chan int) {
for number != 0 {
digit := number % 10
dchnl <- digit
number /= 10
}
close(dchnl)
}
func calcSquares(number int, squareop chan int) {
sum := 0
dch := make(chan int)
go digits(number, dch)
for digit := range dch {
sum += digit * digit
}
squareop <- sum
}
func calcCubes(number int, cubeop chan int) {
sum := 0
dch := make(chan int)
go digits(number, dch)
for digit := range dch {
sum += digit * digit * digit
}
cubeop <- sum
}
func main() {
number := 589
sqrch := make(chan int)
cubech := make(chan int)
go calcSquares(number, sqrch)
go calcCubes(number, cubech)
squares, cubes := <-sqrch, <-cubech
fmt.Println("Final output", squares+cubes)
}
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