工作中查看項(xiàng)目代碼，發(fā)現(xiàn)會存在使用 GO 語言做并發(fā)的時(shí)候出現(xiàn)各種各樣的異常情況，有的輸出結(jié)果和自己期望和設(shè)計(jì)的不一致，有的是程序直接阻塞住，更有甚者直接是程序 crash 掉。

實(shí)際上，出現(xiàn)上述的情況，還是因?yàn)槲覀儗τ?GO 語言的并發(fā)模型和涉及的 GO 語言基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，誤解了語言的用法。

那么，對于 GO 語言的并發(fā)模式，我們一起來梳理一波。 GO 語言常見的并發(fā)模式有這些：

• 創(chuàng)建模式
• 退出模式
• 管道模式
• 超時(shí)模式和取消模式

在 GO 語言里面，咱們使用使用并發(fā)，自然離不開使用 GO 語言的協(xié)程 goroutine，通道 channel 和 多路復(fù)用 select，接下來就來看看各種模式都是如何去搭配使用這三個(gè)關(guān)鍵原語的

創(chuàng)建模式

使用過通道和協(xié)程的朋友對于創(chuàng)建模式肯定不會模式，這是一個(gè)非常常用的方式，也是一個(gè)非常簡單的使用方式：

• 主協(xié)程中調(diào)用 help 函數(shù)，返回一個(gè)通道 ch 變量
• 通道 ch 用于主協(xié)程和 子協(xié)程之間的通信，其中通道的數(shù)據(jù)類型完全可以自行定義

type XXX struct{...}
func help(fn func()) chan XXX {
    ch := make(chan XXX)
    // 開啟一個(gè)協(xié)程
    go func(){
        // 此處的協(xié)程可以控制和外部的 主協(xié)程 通過 ch 來進(jìn)行通信，達(dá)到一定邏輯便可以執(zhí)行自己的 fn 函數(shù)
        fn()
        ch <- XXX
    }()
}
func main(){
    ch := help(func(){
        fmt.Println("這是GO 語言 并發(fā)模式之 創(chuàng)建模式")
    })
    <- ch
}

退出模式

程序的退出我們應(yīng)該也不會陌生，對于一些常駐的服務(wù)，如果是要退出程序，自然是不能直接就斷掉，此時(shí)會有一些連接和業(yè)務(wù)并沒有關(guān)閉，直接關(guān)閉程序會導(dǎo)致業(yè)務(wù)異常，例如在關(guān)閉過程中最后一個(gè) http 請求沒有正常響應(yīng)等等等

此時(shí)，就需要做優(yōu)雅關(guān)閉了，對于協(xié)程 goroutine 退出有 3 種模式

• 分離模式
• join 模式
• notify-and-wait 模式

分離模式

此處的分離模式，分離這個(gè)術(shù)語實(shí)際上是線程中的術(shù)語，pthread detached

分離模式可以理解為，咱們創(chuàng)建的協(xié)程 goroutine，直接分離，創(chuàng)建子協(xié)程的父協(xié)程不用關(guān)心子協(xié)程是如何退出的，子協(xié)程的生命周期主要與它執(zhí)行的主函數(shù)有關(guān)，咱們 return 之后，子協(xié)程也就結(jié)束了

對于這類分離模式的協(xié)程，咱們需要關(guān)注兩類，一種是一次性的任務(wù)，咱們 go 出來后，執(zhí)行簡單任務(wù)完畢后直接退出，一種是常駐程序，需要優(yōu)雅退出，處理一些垃圾回收的事情

例如這樣：

• 主程序中設(shè)置一個(gè)通道變量 ch ，類型為 os.Signal
• 然后主程序就開始各種創(chuàng)建協(xié)程執(zhí)行自己的各種業(yè)務(wù)
• 直到程序收到了 syscall.SIGHUP, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM, syscall.SIGQUIT 任意一個(gè)信號的時(shí)候，則會開始進(jìn)行垃圾回收等清理工作，執(zhí)行完畢后，程序再進(jìn)行退出

func main(){
     ch := make(chan os.Signal)
     signal.Notify(c, syscall.SIGHUP, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM, syscall.SIGQUIT)
     // ...
     // go 程序執(zhí)行其他業(yè)務(wù)
     // ...
    for i := range ch {
        switch i {
        case syscall.SIGHUP, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM, syscall.SIGQUIT:
            // 做一些清理工作
            os.Exit(0)
        }
    }
}

join 模式

看到這個(gè)關(guān)鍵字，是不是也似曾相識，和線程貌似很像，例如 線程中 父線程可以通過 pthread_join 來等待子線程結(jié)束，并且還可以獲取子線程的結(jié)束狀態(tài)

GO 語言中等待子協(xié)程退出并且獲取子協(xié)程的退出狀態(tài)，咱們就可以使用通道 channel 的方式來進(jìn)行處理

例子1

等待一個(gè)子協(xié)程退出，并獲取退出狀態(tài)

• 主協(xié)程中調(diào)用 help 方法得到一個(gè) ch 通道變量，主協(xié)程阻塞著讀 ch
• help 中開辟一個(gè)子協(xié)程去執(zhí)行傳入的 fn 回調(diào)函數(shù)，并傳參為 ok bool
• 實(shí)際 fn 函數(shù)判斷傳參 ok 是否是 true，若不是則返回具體的錯(cuò)誤信息，若是 true 則返回 nil

func help(f func(bool) error, ok bool) <-chan error {
	ch := make(chan error)
	go func() {
		ch <- f(ok)
	}()
	return ch
}
func fn(ok bool) error {
	if !ok {
		return errors.New("not ok ... ")
	}
	return nil
}
func main() {
	ch := help(fn, true)
	fmt.Println("help 111")
	err := <-ch
	fmt.Println("help 111 done ", err)
	ch = help(fn, false)
	fmt.Println("help 222")
	err = <-ch
	fmt.Println("help 222 done ", err)
}

看上如上程序，我們就可以知道，第一次調(diào)用 help(fn , true) ，主協(xié)程等待子協(xié)程退出的時(shí)候，會得到一個(gè)錯(cuò)誤信息，為 not ok ... , 第二次調(diào)用 help(fn , false) 的時(shí)候，返回的 err 是一個(gè) nil

通過上述這種方式，主協(xié)程不僅可以輕易的等待一個(gè)子協(xié)程退出，還可以獲取到子協(xié)程退出的狀態(tài)

那么，主協(xié)程如果是等待多個(gè)協(xié)程退出呢？需要如何處理？

例子2

主協(xié)程等待多個(gè)協(xié)程退出咱們就需要使用到 GO 中的 sync.WaitGroup

• 使用 help 函數(shù)，傳入回調(diào)函數(shù)，參數(shù)1 bool，參數(shù)2 int ，其中參數(shù) 2 表示開辟子協(xié)程的個(gè)數(shù)，返回值為一個(gè)無緩沖的 channel 變量，數(shù)據(jù)類型是 struct{}
• 使用 var wg sync.WaitGroup ，開辟子協(xié)程的時(shí)候記錄一次 wg.Add(1)，當(dāng)子協(xié)程退出時(shí) ，記錄退出 wg.Done()
• help 中再另起一個(gè)協(xié)程 wg.Wait() 等待所有子協(xié)程退出，并將 ch 變量寫入值
• 主協(xié)程阻塞讀取 ch 變量的值，待所有子協(xié)程都退出之后，help 中寫入到 ch 中的數(shù)據(jù)，主協(xié)程就能馬上收到 ch 中的數(shù)據(jù)，并退出程序

func help(f func(bool)error, ok bool, num int)chan struct{}{
    ch := make(chan struct{})
    var wg sync.WaitGroup
    for i:=0; i<num; i++ {
        wg.Add(1)
        go func(){
            f(ok)
            fmt.Println(" f done ")
            wg.Done()
        }() 
    }
    go func(){
        // 等待所有子協(xié)程退出
        wg.Wait()
        ch <- struct{}{}
    }()
    return ch
}
func fn(ok bool) error{
    time.Sleep(time.Second * 1)
    if !ok{
        return errors.New("not ok ... ")
    }
    return nil
}
func main(){
    ch := help(fn , true)
    fmt.Println("help 111")
     <- ch 
    fmt.Println("help 111 done ",err)
}

notify-and-wait 模式

可以看到上述模式，都是主協(xié)程等待一個(gè)子協(xié)程，或者多個(gè)子協(xié)程結(jié)束后，主協(xié)程再進(jìn)行退出，或者處理完垃圾回收后退出

那么如果主協(xié)程要主動通知子協(xié)程退出，我們應(yīng)該要如何處理呢？

同樣的問題，如果主協(xié)程自己退出了，而沒有通知其他子協(xié)程退出，這是會導(dǎo)致業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)異?；蛘邅G失的，那么此刻我們就可以使用到 notify-and-wait 模式 來進(jìn)行處理

我們就直接來寫一個(gè)主協(xié)程通知并等待多個(gè)子協(xié)程退出的 demo：

• 主協(xié)程調(diào)用 help 函數(shù)，得到一個(gè) quit chan struct{} 類型的通道變量，主協(xié)程阻塞讀取 quit 的值
• help 函數(shù)根據(jù)傳入的參數(shù) num 來創(chuàng)建 num 個(gè)子協(xié)程，并且使用 sync.WaitGroup 來控制
• 當(dāng)主協(xié)程在 quit 通道中寫入數(shù)據(jù)時(shí)，主動通知所有子協(xié)程退出
• help 中的另外一個(gè)協(xié)程讀取到 quit 通道中的數(shù)據(jù)，便 close 掉 j 通道，觸發(fā)所有的子協(xié)程讀取 j 通道值的時(shí)候，得到的 ok 為 false，進(jìn)而所有子協(xié)程退出
• wg.Wait() 等待所有子協(xié)程退出后，再在 quit 中寫入數(shù)據(jù)
• 主協(xié)程此時(shí)從 quit 中讀取到數(shù)據(jù)，則知道所有子協(xié)程全部退出，自己的主協(xié)程即刻退出

func fn(){
   // 模擬在處理業(yè)務(wù)
   time.Sleep(time.Second * 1)
}
func help(num int, f func()) chan struct{}{
   quit := make(chan struct{})
   j := make(chan int)
   var wg sync.WaitGroup
   // 創(chuàng)建子協(xié)程處理業(yè)務(wù)
   for i:=0;i<num;i++{
      wg.Add(1)
      go func(){
         defer wg.Done()
         _,ok:=<-j
         if !ok{
            fmt.Println("exit child goroutine .")
            return
         }
         // 子協(xié)程 正常執(zhí)行業(yè)務(wù)
         f()
      }()
   }
   go func(){
      <-quit
      close(j)
      // 等待子協(xié)程全部退出
      wg.Wait()
      quit <- struct{}{}
   }()
   return quit
}
func main(){
   quit := help(10, fn)
   // 模擬主程序處理在處理其他事項(xiàng)
   // ...
   time.Sleep(time.Second * 10)
   quit <- struct{}{}
   // 此處等待所有子程序退出
   select{
   case <- quit:
      fmt.Println(" programs exit. ")
   }
}

上述程序執(zhí)行結(jié)果如下，可以看到 help 函數(shù)創(chuàng)建了 10 個(gè)子協(xié)程，主協(xié)程主動通知子協(xié)程全部退出，退出的時(shí)候也是 10 個(gè)子協(xié)程退出了，主協(xié)程才退出

上述程序，如果某一個(gè)子協(xié)程出現(xiàn)了問題，導(dǎo)致子協(xié)程不能完全退出，也就是說某些子協(xié)程在 f 函數(shù)中阻塞住了，那么這個(gè)時(shí)候主協(xié)程豈不是一直無法退出？？？

那么此時(shí)，在主協(xié)程通知子協(xié)程退出的時(shí)候，我們加上一個(gè)超時(shí)時(shí)間，表達(dá)意思為，超過某個(gè)時(shí)間，如果子協(xié)程還沒有全部退出完畢，那么主協(xié)程仍然主動關(guān)閉程序，可以這樣寫：

設(shè)定一個(gè)定時(shí)器， 3 秒后會觸發(fā)，即可以從 t.C 中讀取到數(shù)據(jù)

t := time.NewTimer(time.Second * 3)
defer t.Stop()
// 此處等待所有子程序退出
select{
case <-t.C:
   fmt.Println("timeout programs exit. ")
case <- quit:
   fmt.Println(" 111 programs exit. ")
}

管道模式

說到管理，或許大家對 linux 里面的管道更加熟悉吧，例如使用 linux 命令找到文件中的 golang 這個(gè)字符串

cat xxx.txt |grep "golang"

那么對于 GO 語言并發(fā)模式中的管道模式也是類似的效果，我們就可以用這個(gè)管道模式來過濾數(shù)據(jù)

例如我們可以設(shè)計(jì)這樣一個(gè)程序，兄弟們可以動起手來寫一寫，評論區(qū)見哦：

• 整個(gè)程序總共使用 2 個(gè)通道
• help 函數(shù)中傳輸數(shù)據(jù)量 50 ，邏輯計(jì)算能夠被 5 整除的數(shù)據(jù)寫到第一個(gè)通道 ch1 中
• 另一個(gè)協(xié)程阻塞讀取 ch1 中的內(nèi)容，并將取出的數(shù)據(jù)乘以 3 ，將結(jié)果寫入到 ch2 中
• 主協(xié)程就阻塞讀取 ch2 的內(nèi)容，讀取到內(nèi)容后，挨個(gè)打印出來

管道模式有兩種模式，扇出模式 和 扇入模式，這個(gè)比較好理解

• 扇出模式：多種類型的數(shù)據(jù)從同一個(gè)通道 channel 中讀取數(shù)據(jù)，直到通道關(guān)閉
• 扇入模式：輸入的時(shí)候有多個(gè)通道channel，程序?qū)⑺械耐ǖ纼?nèi)數(shù)據(jù)匯聚，統(tǒng)一輸入到另外一個(gè)通道channel A 里面，另外一個(gè)程序則從這個(gè)通道channel A 中讀取數(shù)據(jù)，直到這個(gè)通道A關(guān)閉為止

超時(shí)模式和取消模式化

超時(shí)模式

上述例子中有專門說到如何去使用他，實(shí)際上我們還可以這樣用：

select{
case <- time.Afer(time.Second * 2):
   fmt.Println("timeout programs exit. ")
case <- quit:
   fmt.Println(" 111 programs exit. ")
}

取消模式

則是使用了 GO 語言的 context 包中的提供了上下文機(jī)制，可以在協(xié)程 goroutine 之間傳遞 deadline，取消等信號

我們使用的時(shí)候例如可以這樣：

• 使用 context.WithCancel 創(chuàng)建一個(gè)可以被取消的上下文，啟動一個(gè)協(xié)程 在 3 秒后關(guān)閉上下文
• 使用 for 循環(huán)模擬處理業(yè)務(wù)，默認(rèn)會走 select 的 default 分支
• 3 秒后 走到 select 的 ctx.Done()，則進(jìn)入到了取消模式，程序退出

ctx, cancelFunc := context.WithCancel(context.Background())
go func() {
   time.Sleep(time.Second * 3)
   cancelFunc()
}()
for {
   select {
   case <-ctx.Done():
      fmt.Println("program exit .")
      return
   default:
      fmt.Println("I'm still here.")
      time.Sleep(time.Second)
   }
}

總的來說，今天分享了 GO 語言中常見的幾種并發(fā)模式：創(chuàng)建模式，退出模式，管道模式，超時(shí)模式和取消模式，更多的，還是要我們要思考其原理和應(yīng)用起來，學(xué)習(xí)他們才能更加的有效

以上就是Go語言中的并發(fā)模式你了解了嗎的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于go并發(fā)模式的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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