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Golang超全面讲解并发_Golang_
2023-05-26
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简介 Golang超全面讲解并发_Golang_
1. goroutine
1.1 定义
func main() { for i := 0; i < 10; i++ { //开启并发打印 go func(i int) { fmt.Printf("hello goroutine : %d \n", i) }(i) } time.Sleep(time.Millisecond) } go语言是采用一种叫 协程（Coroutine）
轻量级 “线程”
非抢占式 多任务处理，由协程主动交出CPU控制权
- 线程是由CPU来决定是否移交控制权，做到一半可能线程就会进行切换
- 协程则是由内部进行决定是否要移交CPU的控制权
编译器/解释器/虚拟机层面的多任务
多个协程可以在一个或者多个线程上运行 （由调度器来决定）
以下例子，通过 runtime.Gosched() 可以手动交出控制权，如果不交出控制权；还有如果在 gorotine 里面使用外部函数，如果不传入的话，就是一个闭包的变量，会导致数据冲突，就是通过不同的协程写入数据。检查数据是否有冲突可以通过以下语句进行检测
go run -race
func main() { var a [10]int for i := 0; i < 10; i++ { //如果这里不将i传入参数直接引用外部的参数会出现：数据冲突（race condition） go func(i int) { // 打印语句会进行协程的调度，会交出控制权：fmt.Printf("hello goroutine : %d \n", i) a[i]++ //通过 Gosched() 可以手动交出协程的控制权；如果不写这个语句协程就不会交出控制权进行调度执行，就会一直卡死在这里 runtime.Gosched() }(i) } time.Sleep(time.Millisecond) fmt.Println(a) } 普通函数：在一个线程里面执行，调用完后释放资源，单向调用
协程：双向流通
但go的程序启动时，一个线程里面可能有多个 goroutine 执行，具体在哪个线程执行，由调度器决定；传统意义上的 routine 需要显示的写出释放控制权，而 goroutine 不需要写出来，调度器会进行切换
1.2 goroutine切换点
只是参考，不能保证肯定会切换
- I/O, select：打印数据的时候
- channel
- 等待锁
- 函数调用（有时）
- runtime.Gosched()
2. channel
协程与协程之间的双向通信
2.1 语法
func chanDemo() { //var c chan int //为 nil 的chan不能使用 c := make(chan int) go func() { for { n := <- c fmt.Println(n) } }() c <- 1 //向 c 里面发送数据（在发送时需要 goroutine 来进行接收，否则就会死锁） c <- 2 } 2.2 channel作为参数
func worker(i int, c chan int) { for { fmt.Printf("Worker :%d, accpet: %c \n", i, <-c) } } func chanDemo() { var channels [10]chan int for i := 0; i < 10; i++ { channels[i] = make(chan int) go worker(i, channels[i]) } for i := 0; i < 10; i++ { channels[i] <- 'a' + i } for i := 0; i < 10; i++ { channels[i] <- 'A' + i } }2.3 channel作为返回值
返回值定义：chan<- int :代表只能发数据； <-chan int:代表只能收数据
// chan<- int :代表只能发数据； <-chan int:代表只能收数据 func worker(i int) chan int { c := make(chan int) go func() { for { fmt.Printf("Worker :%d, accpet: %c \n", i, <-c) } }() return c } func chanDemo() { var channels [10]chan int for i := 0; i < 10; i++ { channels[i] = worker(i) } for i := 0; i < 10; i++ { channels[i] <- 'a' + i } for i := 0; i < 10; i++ { channels[i] <- 'A' + i } }创建时可以指定 channel 的大小，make(chan int, 3) 如果数据超过3个就会死锁，对提升性能有好处。
2.4 chan关闭
如果不 close 那么会一直接收下去，可以是否 if、range 进行判断是否 close
不要通过共享内存来进行通信，要通过通信来共享内存
func chanClose() { //创建一个缓冲区 c := make(chan int, 3) c <- 1 c <- 2 c <- 3 //方法一： go func() { for { //如果没有接收到数据就直接返回 if i, ok := <-c; !ok { fmt.Println(" close channel.....") break } else { //死循环读取，如果外部 chan 已经关闭了，这里会一直接收具体数据的默认值 fmt.Printf("%d\n", i) } } }() //方法二： go func() { for n := range c { //如果没有接收到数据就直接返回 fmt.Printf("%d\n", n) } }() //close关闭 channel close(c) } 2.5 等待goroutine
如何等待所有的 goroutine 执行完之后才退出程序？
方式一：
func ChanDemo() { workers := make([]worker, 10) for i, _ := range workers { workers[i] = createWorker(i) } for i, worker := range workers{ worker.in <- 'a' + i } for i, worker := range workers{ worker.in <- 'A' + i } //这种方式可以接收消费者传入的数据，如果消费者传入的数据是同步的话，这里也会出现死锁 for _, worker := range workers { <- worker.done <- worker.done } } //定义一个worker的结构用来存放 chan数据 type worker struct { done chan bool in chan int } func createWorker(id int) worker { w := worker{ done: make(chan bool), in: make(chan int), } go doWorker(id, w.in, w.done) return w } func doWorker(id int, in chan int, done chan bool) { for i := range in { fmt.Printf("Worker:%d, accept:%c \n", id, i) go func() { //异步发送，否则会出现死锁，因为发送会加锁 done <- true }() } }方式二：
使用 sync.WaitGroup 等待所有的 gorounte 执行结束
//定义一个worker的结构用来存放 chan数据 type done2Worker struct { in chan int //使用指针传递 wg *sync.WaitGroup } func create2Worker(id int, group *sync.WaitGroup) done2Worker { w := done2Worker{ wg: group, in: make(chan int), } go do2Worker(id, w) return w } func do2Worker(id int, worker2 done2Worker) { for i := range worker2.in { fmt.Printf("Worker:%d, accept:%c \n", id, i) //执行完成 worker2.wg.Done() } } func Chan2Demo() { var wg sync.WaitGroup workers := make([]done2Worker, 10) for i, _ := range workers { workers[i] = create2Worker(i, &wg) } wg.Add(20) for i, worker := range workers { worker.in <- 'a' + i } for i, worker := range workers { worker.in <- 'A' + i } wg.Wait() }3. select
select 可以对 channel 进行非阻塞式调用，谁先来执行谁，在 select 中也可以使用 nil 进行调度
func generator() chan int { out := make(chan int) go func() { i := 0 for { //休眠随机数 time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(1500)) * time.Millisecond) out <- i i++ } }() return out } func main() { //非阻塞式获取数据，谁先出数据就执行哪一段逻辑 var c1, c2 = generator(), generator() // 10秒钟后发送一次数据 after := time.After(time.Second * 10) //每秒钟都会写一次数据 tick := time.Tick(time.Second) //死循环获取channel中的数据 for { select { //会通过select关键字进行调用，谁先来数据，就执行谁 case n := <-c1: fmt.Println("Received from c1:", n) case n := <-c2: fmt.Println("Received from c2:", n) case <-after: fmt.Println("ten second after......") case <-tick: fmt.Println("tick task exec .....") default: fmt.Println("No value received") } } } 4. 传统同步机制
CSP : 模型下面尽量少用传统的同步方式，传统的方式使用共享变量进行使用
- WaitGroup
- Mutex
type atomicInt struct { a int //定义互斥量进行同步 lock sync.Mutex } func (a *atomicInt) add() { a.lock.Lock() defer a.lock.Unlock() a.a++ } func main() { a := atomicInt{ a: 0, } a.add() go a.add() time.Sleep(time.Millisecond) fmt.Println("value : ", a.a) } Cond
5. 并发模式
5.1 生成器
//传入多个chan，返回一个只能输出的chan func fanIn(chs...chan string) <-chan string { //创建管道 c := make(chan string) //这里循环读取 chs 管道传入的数据 for _ , ch := range chs { go func(in chan string) { for { //循环从chCopy里面读取数据后传入到返回出去的chan //这里不能直接使用 ch ，因为该变量是一个闭包，后续遍历的管道会将其覆盖 c <- <-in } }(ch) } return c } //创建一个channel，循环的发送数据 func msgGen(serviceName string) chan string { ch := make(chan string) go func() { for { ch<- fmt.Sprintf("hello：%s", serviceName) } }() return ch } func main() { s1 := msgGen("service1") s2 := msgGen("service2") s3 := msgGen("service3") //可以拿到返回出来的 channel 跟服务继续做交互 m := fanIn(s1, s2, s3) for { fmt.Println(<-m) } }5.2 定义接口
// ChannelCreateFunc 创建接口，需要传入管道，以及参数 type ChannelCreateFunc interface { // Create 创建函数传入一个任何类型的管道，后面参数选择性传入 Create(ch <-chan any, V...any) (any, bool) } func Creator(c ChannelCreateFunc, ch <-chan any) { if r, ok := c.Create(ch, time.Duration(time.Second)); ok { fmt.Println(r) } else { fmt.Println("未接收到数据") } } func main() { s1 := msgGen("service1") m := fanIn(s1) Creator(timeout.TimeoutCreator{}, m) Creator(noblock.NotBlockCreator{}, m) } 5.3 非阻塞管道
新建 noblock.go，定义下面这样的格式
type NotBlockCreator struct { } func (n NotBlockCreator) Create(ch <-chan any, V...any) (any, bool) { select { case m := <-ch: return m, true default: return "", false } } 5.4 超时管道
新建 timeout.go
type TimeoutCreator struct { } func (t TimeoutCreator) Create(ch <-chan any, V...any) (any, bool) { size := len(V) if size == 1 { var timeoutValue = V[0] switch v := timeoutValue.(type) { case time.Duration: for { select { case m := <-ch: return m, true case <-time.After(v): fmt.Println("数据超时接收，直接返回false") return "", false } } } } return "", false }
