Golang面经ChannelContextGoroutine

Posted 2022-04-25 胡毛毛_三月

目录

• Channel
• • Channel读写特性(15字口诀)
  • channel线程安全
• 限制goroutine的数量
• • 尝试 chan
• Context
• • 接口定义
  • • Deadline()
    • Done()
    • Err()
    • Value()

Channel

Channel是Go中的一个核心类型，你可以把它看成一个管道，通过它并发核心单元就可以发送或者接收数据进行通讯(communication)。
它的操作符是箭头 <- 。
channel一般用于协程之间的通信，channel也可以用于并发控制。比如主协程启动N个子协程，主协程等待所有子协程退出后再继续后续流程，这种场景下channel也可轻易实现。

ch <- v    // 发送值v到Channel ch中 
v := <-ch  // 从Channel ch中接收数据，并将数据赋值给v
(箭头的指向就是数据的流向)

就像 map 和 slice 数据类型一样, channel必须先创建再使用:
ch := make(chan int, 100) // 使用make初始化Channel,并且可以设置容量

Channel读写特性(15字口诀)

首先，我们先复习一下Channel都有哪些特性？

• 给一个 nil channel 发送数据，造成永远阻塞
• 从一个 nil channel 接收数据，造成永远阻塞
• 给一个已经关闭的 channel 发送数据，引起 panic
• 从一个已经关闭的 channel 接收数据，如果缓冲区中为空，则返回一个零值
• 无缓冲的channel是同步的，而有缓冲的channel是非同步的

以上5个特性是死东西，也可以通过口诀来记忆：“空读写阻塞，写关闭异常，读关闭空零”。

使用channel来控制子协程的优点是实现简单，缺点是当需要大量创建协程时就需要有相同数量的channel，而且对于子协程继续派生出来的协程不方便控制。

channel线程安全

如果把线程安全定义为允许多个goroutine同时去读写，那么golang 的channel 是线程安全的。不需要在并发读写同一个channe时加锁。
Golang的Channel,发送一个数据到Channel 和 从Channel接收一个数据 都是 原子性的。
而且Go的设计思想就是:不要通过共享内存来通信，而是通过通信来共享内存，前者就是传统的加锁，后者就是Channel。
也就是说，设计Channel的主要目的就是在多任务间传递数据的，这当然是安全的

限制goroutine的数量

如何限制goroutine的数量
限制goroutine的数量

尝试 chan

使用带缓冲的channel，当channel数量达到限制的最大数量时，会阻塞。

以下是没有使用waitgroup的情况，最后结果是并不是所有的url都打印了，这当然不是想要的结果。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)
var maxRoutineNum = 2
// routine限制最大数量
func main()
    ch := make(chan int, maxRoutineNum)
    var urls = []string
        "http://www.golang.org/",
        "http://www.google.com/",
        "http://www.somestupidname.com/",
        "http://www.golang.org/11",
        "http://www.google.com/11",
        "http://www.somestupidname.com/11",
        "http://www.golang.org/22",
        "http://www.google.com/22",
        "http://www.somestupidname.com/22",
        "http://www.golang.org/33",
        "http://www.google.com/33",
        "http://www.somestupidname.com/33",
    
    
    for _, u := range urls 
        
        ch <- 1
        
        go download1(u, ch)
    

// 模拟下载方法
func download1(url string, ch chan int) 
    fmt.Println( url)
    // 休眠2秒模拟下载
    time.Sleep(time.Second * 2)
    // 下载完成从ch取出数据
    x:= <- ch
    fmt.Println("x:",x)


但是新的问题出现了，因为并不是所有的goroutine都执行完了，在main函数退出之后，还有一些goroutine没有执行完就被强制结束了。这个时候我们就需要用到sync.WaitGroup。使用WaitGroup等待所有的goroutine退出。如下：

package main
 
import (
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)
var maxRoutineNum = 2
// routine限制最大数量
func main()
	ch := make(chan int, maxRoutineNum)
	var urls = []string
		"http://www.golang.org/",
		"http://www.google.com/",
		"http://www.somestupidname.com/",
		"http://www.golang.org/11",
		"http://www.google.com/11",
		"http://www.somestupidname.com/11",
		"http://www.golang.org/22",
		"http://www.google.com/22",
		"http://www.somestupidname.com/22",
		"http://www.golang.org/33",
		"http://www.google.com/33",
		"http://www.somestupidname.com/33",
	
	wg := sync.WaitGroup
	for _, u := range urls 
		wg.Add(1)
		ch <- 1
		go download(u, ch, &wg)
	
	wg.Wait()

// 模拟下载方法
func download(url string, ch chan int , wg *sync.WaitGroup) 
	fmt.Println( url)
	// 休眠2秒模拟下载
	time.Sleep(time.Second * 2)
	// 下载完成从ch取出数据
	x:= <- ch
	wg.Done()
 
	fmt.Println("x:",x)


Context

Golang context是Golang应用开发常用的并发控制技术，它与WaitGroup最大的不同点是context对于派生goroutine有更强的控制力，它可以控制多级的goroutine。
context翻译成中文是”上下文”，即它可以控制一组呈树状结构的goroutine，每个goroutine拥有相同的上下文。

接口定义

源码包中src/context/context.go:Context 定义了该接口：

type Context interface 
    Deadline() (deadline time.Time, ok bool)
    
    Done() <-chan struct
    
    Err() error
    
    Value(key interface) interface

基础的context接口只定义了4个方法，下面分别简要说明一下：

Deadline()

该方法返回一个deadline和标识是否已设置deadline的bool值，如果没有设置deadline，则ok == false，此时deadline为一个初始值的time.Time值

Done()

该方法返回一个channel，需要在select-case语句中使用，如”case <-context.Done():”。
当context关闭后，Done()返回一个被关闭的管道，关闭的管道仍然是可读的，据此goroutine可以收到关闭请求；
当context还未关闭时，Done()返回nil。

Err()

该方法描述context关闭的原因。关闭原因由context实现控制，不需要用户设置。比如Deadline context，关闭原因可能是因为deadline，也可能提前被主动关闭，那么关闭原因就会不同:

• 因deadline关闭：“context deadline exceeded”；
• 因主动关闭： “context canceled”。

当context关闭后，Err()返回context的关闭原因；
当context还未关闭时，Err()返回nil；

Value()

有一种context，它不是用于控制呈树状分布的goroutine，而是用于在树状分布的goroutine间传递信息。
Value()方法就是用于此种类型的context，该方法根据key值查询map中的value。具体使用后面示例说明。

• Context仅仅是一个接口定义，根据实现的不同，可以衍生出不同的context类型；
• cancelCtx实现了Context接口，通过WithCancel()创建cancelCtx实例；
• timerCtx实现了Context接口，通过WithDeadline()和WithTimeout()创建timerCtx实例；
• valueCtx实现了Context接口，通过WithValue()创建valueCtx实例；
• 三种context实例可互为父节点，从而可以组合成不同的应用形式；

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