Golang 并发机制
有人把Go比作21世纪的C语言，第一是因为Go语言设计简单，第二，21世纪最重要的就是并行程序设计，而Go从语言层面就支持了并行。
<h2 id="goroutine">goroutine</h2>
goroutine是Go并行设计的核心。goroutine说到底其实就是协程，但是它比线程更小，十几个goroutine可能体现在底层就是五六个线程，Go语言内部帮你实现了这些goroutine之间的内存共享。执行goroutine只需极少的栈内存(大概是<u>4~5KB</u>)，当然会根据相应的数据伸缩。也正因为如此，可同时运行成千上万个并发任务。goroutine比thread更易用、更高效、更轻便。
goroutine是通过Go的runtime管理的一个线程管理器。goroutine通过<em><code>go</code></em>关键字实现了，其实就是一个普通的函数。
<pre><code>go hello(a, b, c)</code></pre>通过关键字go就启动了一个goroutine。我们来看一个例子
<pre><code>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") //开一个新的Goroutines执行 say("hello") //当前Goroutines执行 } // 以上程序执行后将输出： // hello // world // hello // world // hello // world // hello // world // hello</code></pre>我们可以看到go关键字很方便的就实现了并发编程。
上面的多个goroutine运行在同一个进程里面，共享内存数据，不过设计上我们要遵循：不要通过共享来通信，而要通过通信来共享。
runtime.Gosched()表示让CPU把时间片让给别人,下次某个时候继续恢复执行该goroutine。
</blockquote> <blockquote>默认情况下，在Go 1.5将标识并发系统线程个数的runtime.GOMAXPROCS的初始值由1改为了运行环境的CPU核数。
</blockquote>但在Go 1.5以前调度器仅使用单线程，也就是说只实现了并发。想要发挥多核处理器的并行，需要在我们的程序中显式调用 <u>runtime.GOMAXPROCS(n) </u>告诉调度器同时使用多个线程。GOMAXPROCS 设置了同时运行逻辑代码的系统线程的最大数量，并返回之前的设置。如果<u>n < 1</u>，不会改变当前设置。
<h2 id="channels">channels</h2>
goroutine运行在相同的地址空间，因此访问共享内存必须做好同步。那么goroutine之间如何进行数据的通信呢，Go提供了一个很好的通信机制channel。channel可以与Unix shell 中的双向管道做类比：可以通过它发送或者接收值。这些值只能是特定的类型：channel类型。定义一个channel时，也需要定义发送到channel的值的类型。注意，必须使用<u>make </u>创建channel：
<pre><code>ci := make(chan int) cs := make(chan string) cf := make(chan interface{})</code></pre>channel通过操作符<code><-</code>来接收和发送数据
<pre><code>ch <- v // 发送v到channel ch. v := <-ch // 从ch中接收数据，并赋值给v</code></pre>我们把这些应用到我们的例子中来：
<pre><code>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) }</code></pre>默认情况下，channel接收和发送数据都是阻塞的，除非另一端已经准备好，这样就使得Goroutines同步变的更加的简单，而不需要显式的lock。所谓阻塞，也就是如果读取（value := <-ch）它将会被阻塞，直到有数据接收。其次，任何发送（ch<-5）将会被阻塞，直到数据被读出。无缓冲channel是在多个goroutine之间同步很棒的工具。
<h2 id="buffered-channels">Buffered Channels</h2>
上面我们介绍了默认的非缓存类型的channel，不过Go也允许指定channel的缓冲大小，很简单，就是channel可以存储多少元素。ch:= make(chan bool, 4)，创建了可以存储4个元素的bool 型channel。在这个channel 中，前4个元素可以无阻塞的写入。当写入第5个元素时，代码将会阻塞，直到其他goroutine从channel 中读取一些元素，腾出空间。
<pre><code>ch := make(chan type, value)</code></pre>当 value = 0 时，channel 是无缓冲阻塞读写的，当value > 0 时，channel 有缓冲、是非阻塞的，直到写满 value 个元素才阻塞写入。
我们看一下下面这个例子，你可以在自己本机测试一下，修改相应的value值
<pre><code>package main import "fmt" func main() { c := make(chan int, 2)//修改2为1就报错，修改2为3可以正常运行 c <- 1 c <- 2 fmt.Println(<-c) fmt.Println(<-c) } //修改为1报如下的错误: //fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!</code></pre> <h2 id="range和close">Range和Close</h2>上面这个例子中，我们需要读取两次c，这样不是很方便，Go考虑到了这一点，所以也可以通过<u>range</u>，像操作slice或者map一样操作缓存类型的channel，请看下面的例子
<pre><code>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) } }</code></pre><u><code>for i := range c</code></u>能够不断的读取channel里面的数据，直到该channel被显式的关闭。上面代码我们看到可以显式的关闭channel，生产者通过内置函数<u><code>close</code></u>关闭channel。关闭channel之后就无法再发送任何数据了，在消费方可以通过语法<code>v, ok := <-ch</code>测试channel是否被关闭。如果ok返回false，那么说明channel已经没有任何数据并且已经被关闭。
<blockquote>记住应该在生产者的地方关闭channel，而不是消费的地方去关闭它，这样容易引起panic
</blockquote> <blockquote>另外记住一点的就是channel不像文件之类的，不需要经常去关闭，只有当你确实没有任何发送数据了，或者你想显式的结束range循环之类的
</blockquote><h2 id="select">Select</h2>
我们上面介绍的都是只有一个channel的情况，那么如果存在多个channel的时候，我们该如何操作呢，Go里面提供了一个关键字<em><code>select</code></em>，通过<code>select</code>可以监听channel上的数据流动。
<code>select</code><em>默认是阻塞</em>的，只有当监听的channel中有发送或接收可以进行时才会运行，当多个channel都准备好的时候，select是随机的选择一个执行的。
<pre><code>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) }</code></pre>在<code>select</code>里面还有default语法，<code>select</code>其实就是类似switch的功能，default就是当监听的channel都没有准备好的时候，默认执行的（select不再阻塞等待channel）。
<pre><code>select { case i := <-c: // use i default: // 当c阻塞的时候执行这里 }</code></pre> <h2 id="超时">超时</h2>有时候会出现goroutine阻塞的情况，那么我们如何避免整个程序进入阻塞的情况呢？我们可以利用select来设置超时，通过如下的方式实现：
<pre><code>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 }</code></pre> <h2 id="runtime-goroutine">runtime goroutine</h2>runtime包中有几个处理goroutine的函数：
<ul><li>Goexit
退出当前执行的goroutine，但是defer函数还会继续调用
</li><li>Gosched
让出当前goroutine的执行权限，调度器安排其他等待的任务运行，并在下次某个时候从该位置恢复执行。
</li><li>NumCPU
返回 CPU 核数量
</li><li>NumGoroutine
返回正在执行和排队的任务总数
</li><li>GOMAXPROCS
用来设置可以并行计算的CPU核数的最大值，并返回之前的值。
</li></ul><h2 id="links">links</h2> <ul><li>目录</li><li>上一章: interface</li><li>下一节: 总结</li></ul> 到此这篇关于“Golang 并发机制”的文章就介绍到这了,更多文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持JQ教程网！
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