Go语言并发编程

goroutine（go程）的概念类似于线程，但goroutine是由Go运行时（runtime）调度和管理的。Go程序会智能地将goroutine中的任务合理地分配给每个CPU。

go程占用的系统资源远远小于线程，一个go程大约需要4K-5K的内存资源，一个程序可以启动大量的go程。

协程

在Go中，协程（Coroutine）被称为goroutine，是单线程下的并发，又称微线程。 package main

import ( "fmt" "time" )

func test() { for i := 0; i < 10; i++ { fmt.Println(i) time.Sleep(time.Second) } }

func main() { go test() // 开启一个协程

for i := 100; i < 110; i++ { fmt.Println(i) time.Sleep(time.Second) } }

主死从随

如果主线程退出，协程即使没有执行完毕，也会退出。 func test() { for i := 0; i < 1000; i++ { fmt.Println(i) time.Sleep(time.Second) } }

func main() { go test() // 开启一个协程

for i := 1000; i < 1010; i++ { fmt.Println(i) time.Sleep(time.Second) } }

WaitGroup用于等待一组线程结束。父线程调用Add方法来设定应等待的线程数量，每个被等待线程在结束时调用Done方法。同时，主线程里可以调用Wait方法阻塞至所有线程结束，使得主线程在子协程结束后再自动结束。var wg sync.WaitGroup // 只定义无需赋值 func main() { // wg.Add(5) // 如果知道协程数量，可以直接设置计数器 for i := 1; i <= 5; i++ { wg.Add(1) // 协程开始，计数器加1 go func(n int) { defer wg.Done() // 协程结束，计数器减1 fmt.Println(n) }(i) } wg.Wait() // 主线程一直在阻塞，等待所有协程结束，直到wg计数器为0 }

互斥锁

多个协程操作同一数据，可能会导致不可预测的结果或者程序错误。

Mutex为互斥锁，Lock()加锁，Unlock()解锁，加锁后不能再次对其进行加锁，直到对其解锁后才能再次加锁，适用于读写不确定场景，即读写次数没有明显的区别。所以说，其性能、效率相对来说比较低。

var wg sync.WaitGroup var lock sync.Mutex var count int func add() { defer wg.Done() for i := 0; i < 100000; i++ { lock.Lock() // 加锁 count++ lock.Unlock() // 解锁 } } func sub() { defer wg.Done() for i := 0; i < 100000; i++ { lock.Lock() // 加锁 count-- lock.Unlock() // 解锁 } } func main() { wg.Add(2) go add() go sub() wg.Wait() println(count) // 0 }

读写锁

RWMutex是一个读写锁，其经常用于读次数远远多于写次数的场景。在读的时候，数据之间不产生影响，写和读之间才会产生影响。 var wg sync.WaitGroup var lock sync.RWMutex

func read() { defer wg.Done() lock.RLock() println("read start") time.Sleep(time.Second) println("read stop") lock.RUnlock() }

func write() { defer wg.Done() lock.Lock() println("write start") time.Sleep(time.Second * 2) println("write stop") lock.Unlock() }

func main() { wg.Add(7) for i := 0; i < 5; i++ { go read() } go write() go write()

wg.Wait() }

原子操作

加锁操作性能开销大，原子操作性能由于加锁操作。 package main

import ( "fmt" "sync" "sync/atomic" "time" )

var x int64 var l sync.Mutex var wg sync.WaitGroup

func mutexAdd() { l.Lock() x++ l.Unlock() wg.Done() }

func atomicAdd() { atomic.AddInt64(&x, 1) wg.Done() }

func main() { start := time.Now() for i := 0; i < 1000000; i++ { wg.Add(1) // go mutexAdd() // 加锁版add函数 go atomicAdd() // 原子操作版add函数 } wg.Wait()

end := time.Now() fmt.Println(x) fmt.Println(end.Sub(start)) }

提前退出go程

func main() { go func() { func() { println("子go程内部函数") // return // 退出当前函数 // os.Exit(-1) // 退出整个程序 runtime.Goexit() // 退出当前go程 }()


println("子go程退出")

}()

println("主go程") time.Sleep(time.Second) println("主go程退出") }

runtime包

runtime.Gosched()让出CPU时间片，重新等待安排任务： func main() { go func(s string) { for i := 0; i < 3; i++ { fmt.Println(s) } }("world")

for i := 0; i < 3; i++ { runtime.Gosched() // 切一下，再次分配任务 fmt.Println("hello") } }

runtime.GOMAXPROCS()： Go运行时的调度器使用GOMAXPROCS参数来确定需要使用多少个OS线程来同时执行Go代码，默认值是机器上的CPU核心数，通过runtime.GOMAXPROCS()函数可设置当前程序并发时占用的CPU逻辑核心数。

Go 1.5版本之前，默认使用的是单核心执行。Go 1.5版本之后，默认使用全部的CPU逻辑核心数，可以通过将任务分配到不同的CPU逻辑核心上实现并行的效果。

管道

管道（channel）本质是一个数据结构-队列。数据是先进先出的，多协程访问时，不需要加锁，channel本身就是线程安全的。管道是有类型的，一个string管道只能存放string类型数据。

WaitGroup、Mutex、Cond是传统同步机制，可以使用管道来等待goroutine结束。

func main() { // 定义一个 int 类型的管道 var intChan chan int intChan = make(chan int, 3) // 初始化管道，容量为 3 intChan <- 1 // 向管道中写入数据 intChan <- 2 close(intChan) // 管道关闭后，不能再写入数据，但仍然可以读取数据 n1 := <-intChan // 从管道中读取数据 n2 := <-intChan println(n1, n2) }

默认情况下，管道是双向的，即可读可写。若想让管道只写：var intChan chan<- int，只读：var intChan <-chan int

func producer(out chan<- int) { for i := 0; i < 10; i++ { out <- i println("生产", i) } } func consumer(in <-chan int) { for i := range in { println("消费", i) } } func main() { numChan := make(chan int, 5) go producer(numChan) // 双向管道可以赋值给同类型单向管道，反之不行 go consumer(numChan) time.Sleep(time.Second * 2) }

管道遍历

func main() { var intChan chan int intChan = make(chan int, 100) for i := 0; i < 100; i++ { intChan <- i }

// 遍历前要关闭管道，否则会出现死锁（for range会一直等待） close(intChan) for v := range intChan { println("value:", v) } }

select

解决多个管道的选择问题，也可以叫做多路复用，可以从多个管道中随机公平地选择一个来执行。case后面必须进行的是io操作，不能是等值，随机去选择一个io操作。防止select被阻塞住，加入default。 func main() { intChan := make(chan int, 1) go func() { time.Sleep(time.Second * 10) intChan <- 10 }()

strChan := make(chan string, 1) go func() { time.Sleep(time.Second * 15) strChan <- "hello" }()

select { case v := <-intChan: println("int value:", v) case v := <-strChan: println("string value:", v) default: println("no value received") } }

无缓冲管道

使用无缓冲通道进行通信将导致发送和接收的goroutine同步化。因此，无缓冲通道也被称为同步通道。 func recv(c chan int) { ret := <-c // 接收数据 fmt.Println("recv:", ret) }

func main() { ch := make(chan int) go recv(ch) // 启用goroutine从管道接收数据 ch <- 100 // 向管道发送数据 fmt.Println("main: send 100 to channel") }

有缓冲管道

只要管道容量大于零，那么该管道就是有缓冲管道，管道容量表示管道中能存放元素的数量。

管道总结

当管道写满了，写阻塞
当缓冲区读完了，读阻塞
从nil管道读取、写入数据，都会阻塞，不会崩溃
从一个已经close的管道读取数据，返回零值，不会崩溃
向一个已经close的管道写数据，会崩溃
关闭一个已经close的管道，会崩溃
读写次数，一定要对等

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