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Golang并发编程

2018.04.09 12:37 6523浏览

Goroutine

在Go语言中,语言本身就已经实现和支持了并发, 我们只需要通过go关键字来开启goroutine即可。

gouroutine其实就是一种协程,类似其他语言中的coroutine, 是在编译器或虚拟机层面上的多任务。它可以运行在一个或多个线程上,但不同于线程,它是非抢占式的,所以协程很轻量。

func main() {
    for i := 0; i < 1000; i++ {
    go func(ii int) {
        for {
            fmt.Printf("Hello %d\n", ii)
        }
        }(i)
    }

    time.Sleep(time.Millisecond)
}

上述代码就开启了1000个协程,在1ms内不断的打印字符串,这里需要注意两个点:

  1. time.Sleep
    在main函数退出前,Sleep了1ms。这是因为当main函数退出时,之前开的协程也会随着退出,如果不Sleep,则无法看到打印信息。
  2. 匿名函数将变量i作为参数赋值传入。
    如果不传参,变量i也能被使用,但是是以引用的方式。而i在main函数中在不断自增,导致在goroutine打印信息中,无法知道是第几个协程打印的。

从打印信息上看,跟开线程没什么区别,无非就是数量上不同。但是在操作系统层面,线程是抢占式,而我们之前说协程是非抢占式的,这怎么会一样呢?

出现上述问题的原因在于,在调用Printf的时候,进行了切换, goroutine主动让出了控制权。我们修改代码如下,演示下非抢占:

a := [10]int{}
for i := 0; i < 10; i++ {
    go func(ii int) {
        for {
            a[ii]++
        }
    }(i)
}

time.Sleep(time.Millisecond)
fmt.Println(a)

运行上述代码,出现了死循环。因为在开辟的第一个goroutine中,一直循环执行a[ii]++,一直没有让出控制权;而main本质上也是个goroutine,所以后面的代码都没有执行完,也没有退出。

遇到这种情况,我们可以在goroutine中主动让出控制权,例如:

a[ii]++
runtime.Gosched()

goroutine 可能会切换的点 (不能保证):

  • I/O,select
  • channel
  • 等待锁
  • runtime.Gosched()

CSP并发模型

Go实现了两种并发形式:

  1. 共享内存 + 锁同步
  2. CSP. 通过goroutine和channel来实现的.

CSP并发模型是在1970年左右提出的概念,属于比较新的概念,不同于传统的多线程通过共享内存来通信,CSP讲究的是“以通信的方式来共享内存”。

Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating
不要以共享内存的方式来通信,相反,要通过通信来共享内存。

channel

channel 是用来在不同goroutine之间进行通信的,无论传值还是取值, 它都是阻塞的。

c := make(chan int)
c <- 1

上面代码直接运行会造成死锁:

all goroutines are asleep - deadlock!

所以一般在使用channel前先开一个goroutine去接收channel:

func createWorker() chan int {
    c := make(chan int)
    go func() {
        for n := range c {
            fmt.Println("received:", n)
        }
    }()

    return c
}

func main() {
    var channels [10]chan int

    for i, _ := range channels {
        channels[i] = createWorker()
    }

    for i, c := range channels {
        c <- i
    }

    time.Sleep(time.Millisecond)
}

在上述代码中,我们定义了一个createWorker,用来创建一个接收者,同时返回了一个channel。同时我们可以对返回的channel做限制,例如:

func createWorker() chan<- int // 只能发送数据
func createWorker() <-chan int // 只能接收数据

一般可以通过n := <- c来接收数据,在上述例子中使用了range,因为channel是可以close的。

close(c)关闭channel, 但是关闭后在worker中依然能接收到channel(只要goroutine没有退出)。而接收到的数据是定义的channel的零值,在上述例子中,则收到0.

  • 通过n,ok := <- c的ok来判断channel是否关闭;也可以通过range来接收;
  • 如果往已经关闭的channel写数据,会panic:send on closed channel. 不要从接收端关闭channel,也不要关闭有多个并发发送者的channel

等待任务结束

在之前的例子中,我们都是通过Sleep方法来粗略的控制任务的执行,这在实际生产中肯定不能这么干。之前也说了channel是用来通信的,那么我们可以通过channel来告诉使用者任务已经执行完了。 代码优化如下:

type worker struct {
    in   chan int
    done chan bool
}

func createWorker() worker {
    w := worker{
        in:   make(chan int),
        done: make(chan bool),
    }

    go func(w worker) {
        for n := range w.in {
            fmt.Println("received:", n)
            w.done <- true
        }
    }(w)

    return w
}

func chanNormal() {
    var workers [10]worker

    for i, _ := range workers {
        workers[i] = createWorker()
    }

    for i, w := range workers {
        w.in <- i
    }

    for _, w := range workers {
        <-w.done
    }

}

func main() {
    chanNormal()
}

除了我们自己定义channel,go也为我们提供了sync.WaitGroup,来管理一组任务。

var wg sync.WaitGroup
wg.Add(1)
wg.Done()
wg.Wait()

Tip

将struct中的done抽象成一个方法,在create的时候实现,这样在worker中就不用管具体代码了,只要调用done方法即可。

推荐课程:《基于Golang协程实现流量统计系统》- 大量Go并发实践讲解
原文链接:Source link

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