go语言并发编程

Posted 2021-01-19

一、goroutine

与传统的系统级线程和进程相比，协程的大优势在于其“轻量级”，可以轻松创建上百万个而不会导致系统资源衰竭，而线程和进程通常多也不能超过1万个。这也是协程也叫轻量级线程的原因。
golang原生支持并发编程
轻量级线程
非抢占式多任务处理，由协程主动交出控制权
编译器/解释器/虚拟机层面的多任务
多个协程可能在一个或多个线程上运行

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1.1 go对协程的实现

goroutine--Go对协程的实现
go + 函数名：启动一个协程执行函数体

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func test_Routine() {
    fmt.Println("This is one routine!!!")
}

func Add(x, y int) {
    z := x + y
    fmt.Println(z)
}

func main() {
    for i := 1; i < 10; i++ {
        //启动一个协程执行函数体
        go Add(i, i)
    }

    //为避免并发执行后程序立即退出，先sleep 2秒
    time.Sleep(2)
}

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package main

import (
    "fmt"
    "runtime"
    "time"
)

func main() {
    //定义一个数组
    var a [10]int
    //循环并发执行匿名函数，实现
    for i := 0; i < 10; i ++ {
        go func(i int) {
            for {
                a[i]++
                //主动让go协程让出时间片
                runtime.Gosched()
            }
        }(i)
    }
    time.Sleep(time.Millisecond)
    fmt.Println(a)
}

二、channel

Go语言在语言级别提供的goroutine间的通信方式
不要通过共享来通信，而要通过通信来共享。
channel的读写默认是阻塞的，除非有goroutine对其进行操作。

package main

import (
    "fmt"
    "strconv"
)

//定义一个加法函数，传入x，y整型参数，quit整型通道
func Add(x, y int, quit chan int) {
    z := x + y
    fmt.Println(z)

    //发送 1 到channel quit
    quit <- 1
}

//读取channel中的数据
func Read(ch chan int) {
    //将channel中数据发送出去，赋值给value
    value := <-ch

    fmt.Println("value:" + strconv.Itoa(value))
}

//写数据到channel中
func Write(ch chan int) {
    //ch <- 10
}

func main() {
    //ch := make(chan int)
    //go Read(ch)
    //go Write(ch)

    //time.Sleep(10)

    //fmt.Println("end of code")

    //定义一个容量为10的非阻塞整型通道切片，变 量名为chs
    chs := make([]chan int, 10)
    //循环地给channel切片chs初始化
    for i := 0; i < 10; i++ {
        chs[i] = make(chan int)
        go Add(i, i, chs[i])
    }

    //遍历channel切片chs,并从channel中发出数据，留空
    for _, v := range chs {
        <-v
    }
}

三、缓冲channel

定义: c = make(chan int, n) n为缓冲区的大小，代表channel可以存储多少个元素，这几个元素可以无阻塞的写入，缓存的元素写满之后阻塞，除非有goroutine操作。

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例子中定义一个容量为2的channel,

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// 缓冲channel
package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

// 定义一个chnnel类型变量 ch
var ch chan int

//测试buffered channel函数
func test_channel() {
    // 第一次发送常量1到channel ch
    ch <- 1
    fmt.Println("ch 1")
    // 第二次发送常量1到channel ch
    ch <- 1
    fmt.Println("ch 2")
    // 第三次发送常量1到channel ch
    ch <- 1
    fmt.Println("come to end goroutine 1")
}

func main() {
    ch = make(chan int, 0) // 等价于 ch = make(chan int) 都是不带缓冲的channel
    ch = make(chan int, 2) // 是带缓冲的channel
    go test_channel()
    time.Sleep(2 * time.Second)
    fmt.Println("running end!")
    <-ch

    time.Sleep(time.Second)
}

output:
ch 1
ch 2
running end!
come to end goroutine 1

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package main

import "fmt"

func main() {
    c := make(chan int, 3   )//修改2为1就报错，修改2为3可以正常运行
    c <- 1
    c <- 2
    fmt.Println(<-c)
    fmt.Println(<-c)
}

四、select

Linux很早就引入的函数，用来实现非阻塞的一种方式。Go语言直接在语言级别支持select关键字，用于处理异步IO 问题。我们上面介绍的都是只有一个channel的情况，那么如果存在多个channel的时候，我们该如何操作呢，Go里面提供了一个关键字select，通过select可以监听channel上的数据流动。
select默认是阻塞的，只有当监听的channel中有发送或接收可以进行时才会运行，当多个channel都准备好的时候，select是随机的选择一个执行的。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    ch := make(chan int)

    //匿名函数，传入一个参数整型channel类型ch
    go func(ch chan int) {
        ch <- 1
    }(ch)

    time.Sleep(time.Second)

    select {
    //如果ch成功读到数据，则执行下面的语句
    case <-ch:
        fmt.Print("come to read ch!")
    default:
        fmt.Print("come to default!")
    }
}

---

// 实现超时控制
package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    ch := make(chan int)
    //定义一个channel timeout
    timeout := make(chan int, 1)

    //定义一个匿名函数，用来实现超时控制
    go func() {
        time.Sleep( time.Second)
        timeout <- 1
    }()

    select {
    case <-ch:
        fmt.Print("come to read ch!
")
    case <-timeout:
        fmt.Print("come to timeout!
")
    }

    fmt.Print("end of code!")
}

---

// 使用time.After(time.Second)实现控制
package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    ch := make(chan int)

    select {
    case <-ch:
        fmt.Print("come to read ch!
")
    case <-time.After(time.Second):
        fmt.Print("come to timeout!
")
    }

    fmt.Print("end of code!")
}

---

// goroutine_2.go
package main

import (
    "fmt"
    "runtime"
    "strconv"
    "time"
)

func main() {
    //协程1
    go func() {
        for i := 1; i < 100; i++ {
            if i == 10 {
                //主动出让cpu 使用的话 需要 导入 runtime包
                runtime.Gosched()
            }
            fmt.Println("routine 1:" + strconv.Itoa(i))
        }
    }()

    //协程2
    go func() {
        for i := 100; i < 200; i++ {
            fmt.Println("routine 2:" + strconv.Itoa(i))
        }
    }()

    time.Sleep(time.Second)
}