Go 學習:并發(fā)編程
Go 語言在創(chuàng)建之初，CPU 多核發(fā)展正猛，Go 語言的創(chuàng)始人果斷將面向多核、原生支持并發(fā)作為了 Go 語言的設計目標之一，所以在 Go 語言中使用并發(fā)有得天獨厚的優(yōu)勢。
那么，什么是并發(fā)呢？
聊到并發(fā)，就會有一系列的其他概念相繼而來，比如：并行、進程、線程、異步等。
我們經常使用 C# 的 Winform 程序寫一些工具，編譯后為一個 exe 文件，文件執(zhí)行后就會作為一個進程在 Windows 中執(zhí)行，在之前的單核 CPU 時代，在某個時刻只能執(zhí)行一個進程對應的程序代碼，兩個進程不存在并行執(zhí)行的可能，多個處理器或多核處理器是并行執(zhí)行的必要條件。
如果對程序進行改造，對執(zhí)行的任務進行分解，每個分解出來的小的模塊由一個單獨的線程進行處理，多個線程共享這個進程所擁有的資源，線程作為執(zhí)行單元可被獨立調度到處理器上運行。也許還是執(zhí)行在單 CPU 中，但是在并發(fā)執(zhí)行的。
Go 語言的創(chuàng)始人 Rob Pike 曾說過：并行關乎執(zhí)行，并發(fā)關乎結構。
舉一個生活中的例子：
現(xiàn)在每天都在做的排隊做核酸，有三個步驟：
1、排隊；
2、掃二維碼；
3、捅喉嚨
- 需要做核酸的人分多個隊伍進行排隊，多個隊伍在并行進行處理；
- 每一個隊伍中只有一個檢測人員，先進行掃碼，然后去捅喉嚨，兩個步驟完成后，再進行下一個。
- 掃碼和捅喉嚨都有單獨的人員進行處理，這就像將程序拆分成多個線程進行處理一樣；
- 并發(fā)在單 CPU 也能發(fā)生，就像上圖中只有一個隊伍的情況，但多核或多 CPU 能發(fā)揮更大的作用。
由此可見，要發(fā)揮并發(fā)的作用，離不開線程和多核，線程創(chuàng)建的成本雖然已經比進程小了很多，但依然不適合大規(guī)模地創(chuàng)建線程，因為除了每個線程占用的資源外，操作系統(tǒng)調度線程的成本也不小。
因此，Go 語言創(chuàng)造了 goroutine ，也叫協(xié)程，這是一個由 Go 運行時負責調度的輕量級線程。和常規(guī)的線程相比，有這些好處：
- 資源占用小， goroutine 的 Stack 的初始化的大小為 2k ，而像 C# 、Java 語言中線程的 Stack 都是兆級別的，所以 goroutine 的創(chuàng)建會更加快；
- goroutine 是由 Go 運行時調度，而不是操作系統(tǒng)，切換速度會更快。
在 Go 中怎樣使用 goroutine 呢？非常的簡單，使用關鍵字 go 就可以了，默認情況下，主程序在單獨的一個 goroutine 中，如果某個函數(shù)或匿名函數(shù)使用了 go 關鍵字，那么就會創(chuàng)建一個單獨的 goroutine 。
package?main
import?(
?"fmt"
?"time"
)
func?testGouroutine(name?string)?{
?fmt.Println("goroutine:",?name)
}
func?main()?{
?fmt.Println("這是主程序")
?go?testGouroutine("1")
?go?testGouroutine("2")
?go?testGouroutine("3")
?go?testGouroutine("4")
?time.Sleep(time.Second)
}
如果在使用 go 關鍵字的函數(shù)中使用了主程序中的資源，就會出現(xiàn)競爭的情況，看下面的這個例子：
package?main
import?(
?"fmt"
?"time"
)
func?test()?{
?counter?:=?0
?for?i?:=?0;?i?<?5000;?i++?{
??go?func()?{
???counter++
??}()
?}
?time.Sleep(time.Second)
?fmt.Println("counter:",?counter)
}
func?main()?{
?test()
}
每次運行，counter 的值都會不一樣，因為每次不同的協(xié)程對公共資源 counter 的搶奪情況不一樣，要解決這個問題就要用到鎖：
package?main
import?(
?"fmt"
?"sync"
?"time"
)
func?test()?{
?var?mut?sync.Mutex
?counter?:=?0
?for?i?:=?0;?i?<?5000;?i++?{
??go?func()?{
???defer?mut.Unlock()
???mut.Lock()
???counter++
??}()
?}
?time.Sleep(time.Second)
?fmt.Println("counter:",?counter)
}
func?main()?{
?test()
}
值得注意的是，使用 go 關鍵字執(zhí)行的函數(shù)即便是有返回值，也會被忽略，如果需要在 goroutine 之間進行通信，需要使用通道。
通道使用 make 進行構建，關鍵字為 chan 。看下面的例子：
package?main
import?(
?"fmt"
?"strconv"
?"time"
)
func?main()?{
?//使用?make?創(chuàng)建一個字符型的通道，通道使用關鍵字?chan
?msg?:=?make(chan?string)
?//在異步匿名函數(shù)中模擬同步數(shù)據(jù)，完成一個給通道發(fā)送一個消息
?go?func()?{
??for?i?:=?1;?i?<=?10;?i++?{
???if?i?==?10?{
????msg?<-?"success"
???}?else?{
????msg?<-?"總共需要同步?10?個模塊，已經處理?"?+?strconv.Itoa(i)?+?"個"
???}
???//每循環(huán)依次，演示?1?秒，模擬耗時
???time.Sleep(time.Second)
??}
?}()
?//主線程中進行進度顯示
?for?m?:=?range?msg?{
??if?m?==?"success"?{
???fmt.Println("同步完成")
???break
??}?else?{
???fmt.Println(m)
??}
?}
}
在匿名函數(shù)中每隔一秒就給主 gorourine 發(fā)送一個消息，主 gorourine 把這個消息打印出來。
最后總結下：
1、并行關乎執(zhí)行，并發(fā)關乎結構；
2、Go 語言的并發(fā)是基于輕量級的 goroutine ，相比普通的線程，goroutine 有很多的好處；
3、在不同的 goroutine 之間進行通信需要用到通道，通道使用 make 創(chuàng)建，關鍵字為 chan 。
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