關于golang高并發(fā)的實現(xiàn)與注意事項說明
一、并發(fā)的意義
并發(fā)的意義就是讓 一個程序同時做多件事情,其目的只是為了能讓程序同時做另一件事情而已,而不是為了讓程序運行的更快(如果是多核處理器,而且任務可以分成相互獨立的部分,那么并發(fā)確實可以讓事情解決的更快)。
golang從語言級別上對并發(fā)提供了支持,而且在啟動并發(fā)的方式上直接添加了語言級的關鍵字,不必非要按照固定的格式來定義線程函數,也不必因為啟動線程的時候只能給線程函數傳遞一個參數而煩惱。
二、并發(fā)的啟動
go的并發(fā)啟動非常簡單,幾乎沒有什么額外的準備工作,要并發(fā)的函數和一般的函數沒有什么區(qū)別,參數隨意,啟動的時候只需要加一個go關鍵之即可,其最精髓的部分在于這些協(xié)程(協(xié)程類似于線程,但是是更輕量的線程)的調度。
package main import ( "fmt" "time" ) func comFunc() { fmt.Println("This is a common function.") } func main() { go comFunc() time.Sleep(time.Second * 3) }
三、協(xié)程間的同步與通信
1、sync.WaitGroup
sync包中的WaitGroup實現(xiàn)了一個類似任務隊列的結構,你可以向隊列中加入任務,任務完成后就把任務從隊列中移除,如果隊列中的任務沒有全部完成,隊列就會觸發(fā)阻塞以阻止程序繼續(xù)運行,具體用法參考如下代碼:
package main import ( "fmt" "sync" ) var waitGroup sync.WaitGroup func Afunction(index int) { fmt.Println(index) waitGroup.Done() //任務完成,將任務隊列中的任務數量-1,其實.Done就是.Add(-1) } func main() { for i := 0; i < 10; i++ { waitGroup.Add(1) //每創(chuàng)建一個goroutine,就把任務隊列中任務的數量+1 go Afunction(i) } waitGroup.Wait() //.Wait()這里會發(fā)生阻塞,直到隊列中所有的任務結束就會解除阻塞 }
2、channel
channel是一種golang內置的類型,英語的直譯為"通道",其實,它真的就是一根管道,而且是一個先進先出的數據結構。
我們能對channel進行的操作只有4種:
(1) 創(chuàng)建chennel (通過make()函數)
(2) 放入數據 (通過 channel <- data 操作)
(3) 取出數據 (通過 <-channel 操作)
(4) 關閉channel (通過close()函數)
channel的3種性質入如下:
(1) channel是一種自動阻塞的管道。
如果管道滿了,一個對channel放入數據的操作就會阻塞,直到有某個routine從channel中取出數據,這個放入數據的操作才會執(zhí)行。相反同理,如果管道是空的,一個從channel取出數據的操作就會阻塞,直到某個routine向這個channel中放入數據,這個取出數據的操作才會執(zhí)行。這是channel最重要的一個性質?。?!
package main func main() { ch := make(chan int, 3) ch <- 1 ch <- 1 ch <- 1 ch <- 1 //這一行操作就會發(fā)生阻塞,因為前三行的放入數據的操作已經把channel填滿了 } package main func main() { ch := make(chan int, 3) <-ch //這一行會發(fā)生阻塞,因為channel才剛創(chuàng)建,是空的,沒有東西可以取出 }
(2)channel分為有緩沖的channel和無緩沖的channel。
兩種channel的創(chuàng)建方法如下:
ch := make(chan int) //無緩沖的channel,同等于make(chan int, 0) ch := make(chan int, 5) //一個緩沖區(qū)大小為5的channel
無緩沖通道與有緩沖通道的主要區(qū)別為:無緩沖通道存取數據是同步的,即如果通道中無數據,則通道一直處于阻塞狀態(tài);有緩沖通道存取數據是異步的,即存取數據互不干擾,只有當通道中已滿時,存數據操作,通道阻塞;當通道中為空時,取數據操作,通道阻塞。
因此,使用無緩沖的channel時,放入操作和取出操作不能在同一個routine中,而且應該是先確保有某個routine對它執(zhí)行取出操作,然后才能在另一個routine中執(zhí)行放入操作,否則會發(fā)生死鎖現(xiàn)象,示例如下:
package main import ( "fmt" "sync" ) var waitGroup sync.WaitGroup //使用wg等待所有routine執(zhí)行完畢,并輸出相應的提示信息 func AFunc(ch chan int) { waitGroup.Add(1) FLAG: for { select { case val := <-ch: fmt.Println(val) break FLAG } } waitGroup.Done() fmt.Println("WaitGroup Done") } func main() { ch := make(chan int) //無緩沖通道 execMode := 0 //執(zhí)行模式 0:先啟動并發(fā),正常輸出100 1:后啟動并發(fā),發(fā)生死鎖 switch execMode { case 0: go AFunc(ch) ch <- 100 case 1: ch <- 100 go AFunc(ch) } waitGroup.Wait() close(ch) }
使用帶緩沖的channel時,因為有緩沖空間,所以只要緩沖區(qū)不滿,放入操作就不會阻塞,同樣,只要緩沖區(qū)不空,取出操作就不會阻塞。
而且,帶有緩沖的channel的放入和取出操作可以用在同一個routine中。
但是,一定要注意放入和取出的速率問題,否則也會發(fā)生死鎖現(xiàn)象,示例如下:
package main import ( "fmt" "sync" ) var waitGroup sync.WaitGroup func AFunc(ch chan int, putMode int) { val := <-ch switch putMode { case 0: fmt.Printf("Vaule=%d\n", val) case 1: fmt.Printf("Vaule=%d\n", val) for i := 1; i <= 5; i++ { ch <- i * val } case 2: fmt.Printf("Vaule=%d\n", val) for i := 1; i <= 5; i++ { <-ch } } waitGroup.Done() fmt.Println("WaitGroup Done", val) } func main() { ch := make(chan int, 10) putMode := 0 //該模式下,能夠正常輸出所有數據 //putMode := 1//當放入速度遠大于取數速度時,程序阻塞 //putMode := 2//當取數速度遠大于放數速度時,程序阻塞 for i := 0; i < 1000; i++ { ch <- i waitGroup.Add(1) go AFunc(ch, putMode) } waitGroup.Wait() close(ch) }
(3)關閉后的channel可以取數據,但是不能放數據。
而且,channel在執(zhí)行了close()后并沒有真的關閉,channel中的數據全部取走之后才會真正關閉。
package main func main() { ch := make(chan int, 5) ch <- 1 ch <- 1 close(ch) ch <- 1 //不能對關閉的channel執(zhí)行放入操作 // 會觸發(fā)panic }
package main func main() { ch := make(chan int, 5) ch <- 1 ch <- 1 close(ch) <-ch //只要channel還有數據,就可能執(zhí)行取出操作 //正常結束 }
package main import "fmt" func main() { ch := make(chan int, 5) ch <- 1 ch <- 1 ch <- 1 ch <- 1 close(ch) //如果執(zhí)行了close()就立即關閉channel的話,下面的循環(huán)就不會有任何輸出了 for { data, ok := <-ch if !ok { break } fmt.Println(data) } // 輸出: // 1 // 1 // 1 // 1 // // 調用了close()后,只有channel為空時,channel才會真的關閉 }
以上為個人經驗,希望能給大家一個參考,也希望大家多多支持腳本之家。如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教。
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