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    关于golang高并发的实现与注意事项说明

    一、并发的意义

    并发的意义就是让 一个程序同时做多件事情,其目的只是为了能让程序同时做另一件事情而已,而不是为了让程序运行的更快(如果是多核处理器,而且任务可以分成相互独立的部分,那么并发确实可以让事情解决的更快)。

    golang从语言级别上对并发提供了支持,而且在启动并发的方式上直接添加了语言级的关键字,不必非要按照固定的格式来定义线程函数,也不必因为启动线程的时候只能给线程函数传递一个参数而烦恼。

    二、并发的启动

    go的并发启动非常简单,几乎没有什么额外的准备工作,要并发的函数和一般的函数没有什么区别,参数随意,启动的时候只需要加一个go关键之即可,其最精髓的部分在于这些协程(协程类似于线程,但是是更轻量的线程)的调度。

    package main
     
    import (
     "fmt"
     "time"
    )
     
    func comFunc() {
     fmt.Println("This is a common function.")
    }
     
    func main() {
     go comFunc()
     time.Sleep(time.Second * 3)
    }

    三、协程间的同步与通信

    1、sync.WaitGroup

    sync包中的WaitGroup实现了一个类似任务队列的结构,你可以向队列中加入任务,任务完成后就把任务从队列中移除,如果队列中的任务没有全部完成,队列就会触发阻塞以阻止程序继续运行,具体用法参考如下代码:

    package main
    import (
     "fmt"
     "sync"
    )
    var waitGroup sync.WaitGroup
    func Afunction(index int) {
     fmt.Println(index)
     waitGroup.Done() //任务完成,将任务队列中的任务数量-1,其实.Done就是.Add(-1)
    }
     
    func main() {
     for i := 0; i  10; i++ {
      waitGroup.Add(1) //每创建一个goroutine,就把任务队列中任务的数量+1
      go Afunction(i)
     }
     waitGroup.Wait() //.Wait()这里会发生阻塞,直到队列中所有的任务结束就会解除阻塞
    }

    2、channel

    channel是一种golang内置的类型,英语的直译为"通道",其实,它真的就是一根管道,而且是一个先进先出的数据结构。

    我们能对channel进行的操作只有4种:

    (1) 创建chennel (通过make()函数)

    (2) 放入数据 (通过 channel - data 操作)

    (3) 取出数据 (通过 -channel 操作)

    (4) 关闭channel (通过close()函数)

    channel的3种性质入如下:

    (1) channel是一种自动阻塞的管道。

    如果管道满了,一个对channel放入数据的操作就会阻塞,直到有某个routine从channel中取出数据,这个放入数据的操作才会执行。相反同理,如果管道是空的,一个从channel取出数据的操作就会阻塞,直到某个routine向这个channel中放入数据,这个取出数据的操作才会执行。这是channel最重要的一个性质!!!

    package main
    func main() {
     ch := make(chan int, 3)
     ch - 1
     ch - 1
     ch - 1
     ch - 1 //这一行操作就会发生阻塞,因为前三行的放入数据的操作已经把channel填满了
    }
    package main
    func main() {
     ch := make(chan int, 3)
     -ch //这一行会发生阻塞,因为channel才刚创建,是空的,没有东西可以取出
    }

    (2)channel分为有缓冲的channel和无缓冲的channel。

    两种channel的创建方法如下:

    ch := make(chan int)  //无缓冲的channel,同等于make(chan int, 0)
    ch := make(chan int, 5) //一个缓冲区大小为5的channel

    无缓冲通道与有缓冲通道的主要区别为:无缓冲通道存取数据是同步的,即如果通道中无数据,则通道一直处于阻塞状态;有缓冲通道存取数据是异步的,即存取数据互不干扰,只有当通道中已满时,存数据操作,通道阻塞;当通道中为空时,取数据操作,通道阻塞。

    因此,使用无缓冲的channel时,放入操作和取出操作不能在同一个routine中,而且应该是先确保有某个routine对它执行取出操作,然后才能在另一个routine中执行放入操作,否则会发生死锁现象,示例如下:

    package main 
    import (
     "fmt"
     "sync"
    )
     
    var waitGroup sync.WaitGroup //使用wg等待所有routine执行完毕,并输出相应的提示信息
     
    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) //无缓冲通道
     execMode := 0        //执行模式 0:先启动并发,正常输出100 1:后启动并发,发生死锁
     switch execMode {
     case 0:
      go AFunc(ch)
      ch - 100
     case 1:
      ch - 100
      go AFunc(ch)
     }
     waitGroup.Wait()
     close(ch)
    }

    使用带缓冲的channel时,因为有缓冲空间,所以只要缓冲区不满,放入操作就不会阻塞,同样,只要缓冲区不空,取出操作就不会阻塞。

    而且,带有缓冲的channel的放入和取出操作可以用在同一个routine中。

    但是,一定要注意放入和取出的速率问题,否则也会发生死锁现象,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 //该模式下,能够正常输出所有数据
     //putMode := 1//当放入速度远大于取数速度时,程序阻塞
     //putMode := 2//当取数速度远大于放数速度时,程序阻塞
     for i := 0; i  1000; i++ {
      ch - i
      waitGroup.Add(1)
      go AFunc(ch, putMode)
     }
     waitGroup.Wait()
     close(ch)
    }

    (3)关闭后的channel可以取数据,但是不能放数据。

    而且,channel在执行了close()后并没有真的关闭,channel中的数据全部取走之后才会真正关闭。

    package main
    func main() {
     ch := make(chan int, 5)
     ch - 1
     ch - 1
     close(ch)
     ch - 1 //不能对关闭的channel执行放入操作
            
            // 会触发panic
    }
    package main
    func main() {
     ch := make(chan int, 5)
     ch - 1
     ch - 1
     close(ch)
     -ch //只要channel还有数据,就可能执行取出操作
     
            //正常结束
    }
    package main 
    import "fmt" 
    func main() {
     ch := make(chan int, 5)
     ch - 1
     ch - 1
     ch - 1
     ch - 1
     close(ch)  //如果执行了close()就立即关闭channel的话,下面的循环就不会有任何输出了
     for {
      data, ok := -ch
      if !ok {
       break
      }
      fmt.Println(data)
     }
     
     // 输出:
     // 1
     // 1
     // 1
     // 1
     // 
     // 调用了close()后,只有channel为空时,channel才会真的关闭
    }

    以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持脚本之家。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教。

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