Go語言并發(fā)技術詳解
有人把Go比作21世紀的C語言，第一是因為Go語言設計簡單，第二，21世紀最重要的就是并行程序設計，而Go從語言層面就支持了并行。
goroutine
goroutine是Go并行設計的核心。goroutine說到底其實就是線程，但是它比線程更小，十幾個goroutine可能體現(xiàn)在底層就是五六個線程，Go語言內部幫你實現(xiàn)了這些goroutine之間的內存共享。執(zhí)行goroutine只需極少的棧內存(大概是4~5KB)，當然會根據相應的數(shù)據伸縮。也正因為如此，可同時運行成千上萬個并發(fā)任務。goroutine比thread更易用、更高效、更輕便。
goroutine是通過Go的runtime管理的一個線程管理器。goroutine通過go關鍵字實現(xiàn)了，其實就是一個普通的函數(shù)。
go hello(a, b, c)
通過關鍵字go就啟動了一個goroutine。我們來看一個例子
package main
import (
"fmt"
"runtime"
)
func say(s string) {
for i := 0; i < 5; i++ {
runtime.Gosched()
fmt.Println(s)
}
}
func main() {
go say("world") //開一個新的Goroutines執(zhí)行
say("hello") //當前Goroutines執(zhí)行
}
// 以上程序執(zhí)行后將輸出：
// hello
// world
// hello
// world
// hello
// world
// hello
// world
// hello
我們可以看到go關鍵字很方便的就實現(xiàn)了并發(fā)編程。 上面的多個goroutine運行在同一個進程里面，共享內存數(shù)據，不過設計上我們要遵循：不要通過共享來通信，而要通過通信來共享。
runtime.Gosched()表示讓CPU把時間片讓給別人,下次某個時候繼續(xù)恢復執(zhí)行該goroutine。
默認情況下，調度器僅使用單線程，也就是說只實現(xiàn)了并發(fā)。想要發(fā)揮多核處理器的并行，需要在我們的程序中顯式調用 runtime.GOMAXPROCS(n) 告訴調度器同時使用多個線程。GOMAXPROCS 設置了同時運行邏輯代碼的系統(tǒng)線程的最大數(shù)量，并返回之前的設置。如果n < 1，不會改變當前設置。以后Go的新版本中調度得到改進后，這將被移除。這里有一篇Rob介紹的關于并發(fā)和并行的文章：http://concur.rspace.googlecode.com/hg/talk/concur.html#landing-slide
channels
goroutine運行在相同的地址空間，因此訪問共享內存必須做好同步。那么goroutine之間如何進行數(shù)據的通信呢，Go提供了一個很好的通信機制channel。channel可以與Unix shell 中的雙向管道做類比：可以通過它發(fā)送或者接收值。這些值只能是特定的類型：channel類型。定義一個channel時，也需要定義發(fā)送到channel的值的類型。注意，必須使用make 創(chuàng)建channel：
ci := make(chan int)
cs := make(chan string)
cf := make(chan interface{})
channel通過操作符<-來接收和發(fā)送數(shù)據
ch <- v // 發(fā)送v到channel ch.
v := <-ch // 從ch中接收數(shù)據，并賦值給v
我們把這些應用到我們的例子中來：
package main
import "fmt"
func sum(a []int, c chan int) {
total := 0
for _, v := range a {
total += v
}
c <- total // send total to c
}
func main() {
a := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0}
c := make(chan int)
go sum(a[:len(a)/2], c)
go sum(a[len(a)/2:], c)
x, y := <-c, <-c // receive from c
fmt.Println(x, y, x + y)
}
默認情況下，channel接收和發(fā)送數(shù)據都是阻塞的，除非另一端已經準備好，這樣就使得Goroutines同步變的更加的簡單，而不需要顯式的lock。所謂阻塞，也就是如果讀?。╲alue := <-ch）它將會被阻塞，直到有數(shù)據接收。其次，任何發(fā)送（ch<-5）將會被阻塞，直到數(shù)據被讀出。無緩沖channel是在多個goroutine之間同步很棒的工具。
Buffered Channels
上面我們介紹了默認的非緩存類型的channel，不過Go也允許指定channel的緩沖大小，很簡單，就是channel可以存儲多少元素。ch:= make(chan bool, 4)，創(chuàng)建了可以存儲4個元素的bool 型channel。在這個channel 中，前4個元素可以無阻塞的寫入。當寫入第5個元素時，代碼將會阻塞，直到其他goroutine從channel 中讀取一些元素，騰出空間。
ch := make(chan type, value)
value == 0 ! 無緩沖（阻塞）
value > 0 ! 緩沖（非阻塞，直到value 個元素）
我們看一下下面這個例子，你可以在自己本機測試一下，修改相應的value值
package main
import "fmt"
func main() {
c := make(chan int, 2)//修改2為1就報錯，修改2為3可以正常運行
c <- 1
c <- 2
fmt.Println(<-c)
fmt.Println(<-c)
}
Range和Close
上面這個例子中，我們需要讀取兩次c，這樣不是很方便，Go考慮到了這一點，所以也可以通過range，像操作slice或者map一樣操作緩存類型的channel，請看下面的例子
package main
import (
"fmt"
)
func fibonacci(n int, c chan int) {
x, y := 1, 1
for i := 0; i < n; i++ {
c <- x
x, y = y, x + y
}
close(c)
}
func main() {
c := make(chan int, 10)
go fibonacci(cap(c), c)
for i := range c {
fmt.Println(i)
}
}
for i := range c能夠不斷的讀取channel里面的數(shù)據，直到該channel被顯式的關閉。上面代碼我們看到可以顯式的關閉channel，生產者通過內置函數(shù)close關閉channel。關閉channel之后就無法再發(fā)送任何數(shù)據了，在消費方可以通過語法v, ok := <-ch測試channel是否被關閉。如果ok返回false，那么說明channel已經沒有任何數(shù)據并且已經被關閉。
記住應該在生產者的地方關閉channel，而不是消費的地方去關閉它，這樣容易引起panic
另外記住一點的就是channel不像文件之類的，不需要經常去關閉，只有當你確實沒有任何發(fā)送數(shù)據了，或者你想顯式的結束range循環(huán)之類的。
Select
我們上面介紹的都是只有一個channel的情況，那么如果存在多個channel的時候，我們該如何操作呢，Go里面提供了一個關鍵字select，通過select可以監(jiān)聽channel上的數(shù)據流動。
select默認是阻塞的，只有當監(jiān)聽的channel中有發(fā)送或接收可以進行時才會運行，當多個channel都準備好的時候，select是隨機的選擇一個執(zhí)行的。
package main
import "fmt"
func fibonacci(c, quit chan int) {
x, y := 1, 1
for {
select {
case c <- x:
x, y = y, x + y
case <-quit:
fmt.Println("quit")
return
}
}
}
func main() {
c := make(chan int)
quit := make(chan int)
go func() {
for i := 0; i < 10; i++ {
fmt.Println(<-c)
}
quit <- 0
}()
fibonacci(c, quit)
}
在select里面還有default語法，select其實就是類似switch的功能，default就是當監(jiān)聽的channel都沒有準備好的時候，默認執(zhí)行的（select不再阻塞等待channel）。
select {
case i := <-c:
// use i
default:
// 當c阻塞的時候執(zhí)行這里
}
超時
有時候會出現(xiàn)goroutine阻塞的情況，那么我們如何避免整個程序進入阻塞的情況呢？我們可以利用select來設置超時，通過如下的方式實現(xiàn)：
func main() {
c := make(chan int)
o := make(chan bool)
go func() {
for {
select {
case v := <- c:
println(v)
case <- time.After(5 * time.Second):
println("timeout")
o <- true
break
}
}
}()
<- o
}
runtime goroutine
runtime包中有幾個處理goroutine的函數(shù)：
Goexit
退出當前執(zhí)行的goroutine，但是defer函數(shù)還會繼續(xù)調用
Gosched
讓出當前goroutine的執(zhí)行權限，調度器安排其他等待的任務運行，并在下次某個時候從該位置恢復執(zhí)行。
NumCPU
返回 CPU 核數(shù)量
NumGoroutine
返回正在執(zhí)行和排隊的任務總數(shù)
GOMAXPROCS
用來設置可以并行計算的CPU核數(shù)的最大值，并返回之前的值。
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