并发——轻量级线程，通道，单向通道

Posted 2020-11-24 acgame

1、轻量级线程

goroutine 是 Go语言中的轻量级线程实现，由 Go 运行时（runtime）管理。Go 程序会智能地将 goroutine 中的任务合理地分配给每个 CPU。
Go 程序从 main 包的 main() 函数开始，在程序启动时，Go 程序就会为 main() 函数创建一个默认的 goroutine。

1）使用普通函数创建goroutine

Go 程序中使用 go 关键字为一个函数创建一个 goroutine。一个函数可以被创建多个 goroutine，一个 goroutine 必定对应一个函数。

为一个普通函数创建 goroutine 的写法如下：

go 函数名( 参数列表 )

• 函数名：要调用的函数名。
• 参数列表：调用函数需要传入的参数。

使用 go 关键字创建 goroutine 时，被调用函数的返回值会被忽略。

如果需要在 goroutine 中返回数据，通过通道把数据从 goroutine 中作为返回值传出。

2）使用匿名函数创建goroutine

go 关键字后也可以为匿名函数或闭包启动 goroutine。

使用匿名函数或闭包创建 goroutine 时，除了将函数定义部分写在 go 的后面之外，还需要加上匿名函数的调用参数，格式如下：

go func( 参数列表 ){
    函数体
}( 调用参数列表 )

其中：

• 参数列表：函数体内的参数变量列表。
• 函数体：匿名函数的代码。
• 调用参数列表：启动 goroutine 时，需要向匿名函数传递的调用参数。

 

2、通道

Go语言提倡使用通信的方法代替共享内存，当一个资源需要在 goroutine 之间共享时，通道在 goroutine 之间架起了一个管道，并提供了确保同步交换数据的机制。声明通道时，需要指定将要被共享的数据的类型。可以通过通道共享内置类型、命名类型、结构类型和引用类型的值或者指针。

Go语言中的通道（channel）是一种特殊的类型。在任何时候，同时只能有一个 goroutine 访问通道进行发送和获取数据。goroutine 间通过通道就可以通信。
通道像一个传送带或者队列，总是遵循先入先出的规则，保证收发数据的顺序。

1）声明通道类型

通道本身需要一个类型进行修饰，就像切片类型需要标识元素类型。通道的元素类型就是在其内部传输的数据类型，声明如下：

var 通道变量 chan 通道类型

• 通道类型：通道内的数据类型。
• 通道变量：保存通道的变量。

chan 类型的空值是 nil，声明后需要配合 make 后才能使用。

2）创建通道

通道是引用类型，需要使用 make 进行创建，格式如下：

通道实例 := make(chan 数据类型)

• 数据类型：通道内传输的元素类型。
• 通道实例：通过make创建的通道句柄。

3）使用通道发送数据

通道的发送使用特殊的操作符<-，将数据通过通道发送的格式为：通道变量 <- 值

• 通道变量：通过make创建好的通道实例。
• 值：可以是变量、常量、表达式或者函数返回值等。值的类型必须与ch通道的元素类型一致。

把数据往通道中发送时，如果接收方一直都没有接收，那么发送操作将持续阻塞。

4）使用通道接收数据

通道接收同样使用<-操作符，通道接收有如下特性：

•  通道的收发操作在不同的两个 goroutine 间进行。由于通道的数据在没有接收方处理时，数据发送方会持续阻塞，因此通道的接收必定在另外一个 goroutine 中进行。
• 接收将持续阻塞直到发送方发送数据。如果接收方接收时，通道中没有发送方发送数据，接收方也会发生阻塞，直到发送方发送数据为止。
• 每次接收一个元素。通道一次只能接收一个数据元素。

通道的数据接收的4种写法：

阻塞接收数据：

阻塞模式接收数据时，将接收变量作为<-操作符的左值，格式如下：

data := <-ch

执行该语句时将会阻塞，直到接收到数据并赋值给 data 变量。

 

非阻塞接收数据：

使用非阻塞方式从通道接收数据时，语句不会发生阻塞，格式如下：

data, ok := <-ch

• data：表示接收到的数据。未接收到数据时，data 为通道类型的零值。
• ok：表示是否接收到数据。

非阻塞的通道接收方法可能造成高的 CPU 占用，因此使用非常少。如果需要实现接收超时检测，可以配合 select 和计时器 channel 进行。

 

接收任意数据，忽略接收的数据：

阻塞接收数据后，忽略从通道返回的数据，格式如下：

<-ch

执行该语句时将会发生阻塞，直到接收到数据，但接收到的数据会被忽略。

 

循环接收：

通道的数据接收可以借用 for range 语句进行多个元素的接收操作，格式如下：

for data := range ch {
}

通道 ch 是可以进行遍历的，遍历的结果就是接收到的数据。数据类型就是通道的数据类型。通过 for 遍历获得的变量只有一个，即上面例子中的 data。

 

3、单向通道

Go语言的类型系统提供了单方向的 channel 类型，顾名思义，单向 channel 只能用于发送或者接收数据。channel 本身必然是同时支持读写的，否则根本没法用。
假如一个 channel 真的只能读，那么肯定只会是空的，因为你没机会往里面写数据。同理，如果一个 channel 只允许写，即使写进去了，也没有丝毫意义，因为没有机会读取里面的数据。所谓的单向 channel 概念，其实只是对 channel 的一种使用限制。

1）单向通道的声明

我们在将一个 channel 变量传递到一个函数时，可以通过将其指定为单向 channel 变量，从而限制该函数中可以对此 channel 的操作。

单向 channel 变量的声明非常简单，只能发送的通道类型为chan<-，只能接收的通道类型为<-chan，格式如下：

var 通道实例 chan<- 元素类型    // 只能发送通道
var 通道实例 <-chan 元素类型    // 只能接收通道

• 元素类型：通道包含的元素类型。
• 通道实例：声明的通道变量。

2）关闭channel

关闭 channel 非常简单，直接使用 Go语言内置的 close() 函数即可：close(ch)