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第7章 并发

Java 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

第7章 并发

Goroutine,Go 在语言层面对并发编程提供支持,⼀种类似协程,称作 goroutine 的机制。
只需在函数调⽤语句前添加 go 关键字,就可创建并发执行单元。开发人员无需了解任何执行细节,调度器会自动将其安排到合适的系统线程上执行。goroutine 是⼀种非常轻量级的实现,可在单个进程里执行成千上万的并发任务。
事实上,入口函数 main 就以 goroutine 运行。另有与之配套的 channel 类型,用以实现 “以通讯来共享内存” 的 CSP 模式

go func() {
	fmt.Println("Hello, World!")
}()

调度器不能保证多个 goroutine 执行次序,且进程退出时不会等待它们结束。默认情况下,进程启动后仅允许一个系统线程服务于 goroutine。可使用环境变量或标准库函数 runtime.GOMAXPROCS 修改,让调度器用多个线程实现多核并行,而不仅仅是并发

func sum(id int) {
	var x int64
	for i := 0; i < math.MaxUint32; i++ {
		x += int64(i)
	}
	fmt.Println(id, x)
}

func main() {
	wg := new(sync.WaitGroup)
	wg.Add(2)
	for i := 0; i < 2; i++ {
		go func(id int) {
			defer wg.Done()
			sum(id)
		}(i)
	}
	wg.Wait()
}



调用 runtime.Goexit 将立即终止当前 goroutine 执行,调度器确保所有已注册 defer延迟调用被执行

func main() {
	wg := new(sync.WaitGroup)
	wg.Add(1)
	go func() {
		defer wg.Done()
		defer fmt.Println("A.defer")
		func() {
			defer fmt.Println("B.defer")
			runtime.Goexit() // 终⽌当前 goroutine
			fmt.Println("B") // 不会执⾏
		}()
		fmt.Println("A") // 不会执⾏
	}()
	wg.Wait()
	
}

和协程 yield 作用类似,Gosched 让出底层线程,将当前 goroutine 暂停,放回队列等待下次被调度执行

func main() {
	wg := new(sync.WaitGroup)
	wg.Add(2)
	go func() {
		defer wg.Done()
		for i := 0; i < 6; i++ {
			fmt.Println(i)
			if i == 3 {
				runtime.Gosched() //当i=3时,暂停当前协程
			}
		}
	}()
	go func() {
		defer wg.Done()
		fmt.Println("Hello, World!")
	}()
	wg.Wait()
	
}

Channel,引用类型 channel 是 CSP 模式的具体实现,用于多个 goroutine 通讯。其内部实现了同步,确保并发安全。默认为同步模式,需要发送和接收配对。否则会被阻塞,直到另一方准备好后被唤醒

func main() {
	data := make(chan int)  // 数据交换队列
	exit := make(chan bool) // 退出通知
	go func() {
		for d := range data { // 从队列迭代接收数据,直到 close 。
			fmt.Println(d)
		}
		fmt.Println("recv over.")
		exit <- true // 发出退出通知。
	}()
	data <- 1 // 发送数据。
	data <- 2
	data <- 3
	close(data) // 关闭队列。
	fmt.Println("send over.")
	fmt.Printf("是否退出:%v", <-exit) // 等待退出通知。
}

异步方式通过判断缓冲区来决定是否阻塞。如果缓冲区已满,发送被阻塞;缓冲区为空,接收被阻塞。通常情况下,异步 channel 可减少排队阻塞,具备更高的效率。但应该考虑使用指针规避大对象拷贝,将多个元素打包,减小缓冲区大小等

func main() {
	data := make(chan int, 3) // 缓冲区可以存储 3 个元素
	exit := make(chan bool)
	data <- 1 // 在缓冲区未满前,不会阻塞。
	data <- 2
	data <- 3
	// 另起一个协程接收通道里面的参数
	go func() {
		for d := range data { // 在缓冲区未空前,不会阻塞。
			fmt.Println(d)
		}
		exit <- true
	}()
	data <- 4 // 如果缓冲区已满,阻塞。
	data <- 5
	close(data)
	fmt.Printf("是否退出:%v", <-exit)
}

缓冲区是内部属性,并非类型构成要素

var a, b chan int = make(chan int), make(chan int, 3)

除用 range 外,还可用 ok-idiom 模式判断 channel 是否关闭

for {
	if d, ok := <-data; ok {
		fmt.Println(d)
	} else {
		break
	}
}

向 closed channel 发送数据引发 panic 错误,接收立即返回零值。而 nil channel,无论收发都会被阻塞。内置函数 len 返回未被读取的缓冲元素数量,cap 返回缓冲区大小

d1 := make(chan int)
d2 := make(chan int, 3)
d2 <- 1
fmt.Println(len(d1), cap(d1)) // 0 0
fmt.Println(len(d2), cap(d2)) // 1 3

单向,可以将 channel 隐式转换为单向队列,只收或只发

c := make(chan int, 3)
var send chan<- int = c // send-only
var recv <-chan int = c // receive-only
send <- 1
// <-send // Error: receive from send-only type chan<- int
<-recv
// recv <- 2 // Error: send to receive-only type <-chan int

不能将单向 channel 转换为普通 channel

d := (chan int)(send) // Error: cannot convert type chan<- int to type chan int
d := (chan int)(recv) // Error: cannot convert type <-chan int to type chan int

选择,如果需要同时处理多个 channel,可使用 select 语句。它随机选择⼀个可用 channel 做收发操作,或执行 default case
注意:在循环中使用 select default case 需要小心,避免形成洪水

func main() {
	// 创建通道,创建协程,接收数据的逻辑
	a, b := make(chan int, 3), make(chan int)
	go func() {
		v, ok, s := 0, false, ""
		for {
			select { // 随机选择可⽤ channel,接收数据。
			case v, ok = <-a:
				s = "a"
			case v, ok = <-b:
				s = "b"
			}
			if ok {
				fmt.Println(s, v)
			} else {
				os.Exit(0)
			}
		}
	}()

	// 创建循环建立发送数据的逻辑
	for i := 0; i < 5; i++ {
		select { // 随机选择可⽤ channel,发送数据。

		case a <- i:
		case b <- i:
		}
	}
	close(a)
	select {} // 没有可⽤ channel,阻塞 main goroutine。
	
}

模式,用简单工厂模式打包并发任务和 channel

func NewTest() chan int {
	c := make(chan int)
	rand.Seed(time.Now().UnixNano()) //设置随机种子
	go func() {
		time.Sleep(time.Second) //睡眠1秒
		c <- rand.Int()
	}()
	return c
}

func main() {
	t := NewTest()
	fmt.Println(<-t) // 等待 goroutine 结束返回
}

用 channel 实现信号量 (semaphore)

func main() {
	wg := sync.WaitGroup{}
	wg.Add(3) //限定协程数
	sem := make(chan int, 1)
	for i := 0; i < 3; i++ {
		go func(id int) {
			defer wg.Done()
			sem <- 1 // 向 sem 发送数据,阻塞或者成功。
			for x := 0; x < 3; x++ {
				fmt.Println(id, x)
			}
			<-sem // 接收数据,使得其他阻塞 goroutine 可以发送数据。
		}(i)
	}
	wg.Wait()
	
}

用 closed channel 发出退出通知

在这里插入代码片
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