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  • Golang Goroutine

    什么是 Goroutine

    goroutine 是 Go 并行设计的核心。goroutine 说到底其实就是协程,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4~5KB),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。

    一般情况下,一个普通计算机跑几十个线程就有点负载过大了,但是同样的机器却可以轻松地让成百上千个 goroutine 进行资源竞争。

    Goroutine 的创建

    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。

    在并发编程中,我们通常想将一个过程切分成几块,然后让每个 goroutine 各自负责一块工作,当一个程序启动时,主函数在一个单独的 goroutine 中运行,我们叫它 main goroutine。新的 goroutine 会用 go 语句来创建。而 go 语言的并发设计,让我们很轻松就可以达成这一目的。

    例如:

    package main
    
    import (
    	"fmt"
    	"time"
    )
    
    func foo() {
    	i := 0
    	for true {
    		i++
    		fmt.Println("new goroutine: i = ", i)
    		time.Sleep(time.Second)
    	}
    }
    
    func main() {
    	// 创建一个 goroutine, 启动另外一个任务
    	go foo()
    
    	i := 0
    	for true {
    		i++
    		fmt.Println("main goroutine: i = ", i)
    		time.Sleep(time.Second)
    	}
    }
    

    结果:

    main goroutine: i =  1
    new goroutine: i =  1
    new goroutine: i =  2
    main goroutine: i =  2
    main goroutine: i =  3
    new goroutine: i =  3
    ...
    

    Goroutine 特性

    主go程 退出后,其它的 子go程 也会自动退出:

    package main
    
    import (
    	"fmt"
    	"time"
    )
    
    func foo() {
    	i := 0
    	for true {
    		i++
    		fmt.Println("new goroutine: i = ", i)
    		time.Sleep(time.Second)
    	}
    }
    
    func main() {
    	// 创建一个 goroutine, 启动另外一个任务
    	go foo()
    
    	time.Sleep(time.Second * 3)
    
    	fmt.Println("main goroutine exit")
    }
    

    运行结果:

    new goroutine: i =  1
    new goroutine: i =  2
    new goroutine: i =  3
    main goroutine exit
    

    runtime 包

    Gosched

    runtime.Gosched() 用于出让当前 go程 所占用的 CPU 时间片,让出当前 goroutine 的执行权限,调度器安排其他等待的任务运行,并在下次再获得 cpu 时间轮片的时候,从该出让 cpu 的位置恢复执行。

    有点像跑接力赛,A 跑了一会碰到代码 runtime.Gosched() 就把接力棒交给 B 了,A 歇着了,B 继续跑。

    例如:

    package main
    
    import (
    	"fmt"
    	"runtime"
    	"time"
    )
    
    func main() {
    	// 创建一个 goroutine
    	go func(s string) {
    		for i := 0; i < 2; i++ {
    			fmt.Println(s)
    		}
    	}("world")
    
    	for i := 0; i < 2; i++ {
    		runtime.Gosched()
    		fmt.Println("hello")
    	}
    	time.Sleep(time.Second * 3)
    }
    

    运行结果:

    world
    world
    hello
    hello
    

    如果没有 runtime.Gosched() 则运行结果如下:

    hello
    hello
    world
    world
    

    注意: runtime.Gosched() 只是出让一次机会,看下面的代码,注意运行结果:

    package main
    
    import (
    	"fmt"
    	"runtime"
    	"time"
    )
    
    func main() {
    	// 创建一个 goroutine
    	go func(s string) {
    		for i := 0; i < 2; i++ {
    			fmt.Println(s)
    			time.Sleep(time.Second)
    		}
    	}("world")
    
    	for i := 0; i < 2; i++ {
    		runtime.Gosched()
    		fmt.Println("hello")
    	}
    }
    

    运行结果:

    world
    hello
    hello
    

    为什么 world 只有一次呢?因为之前我们说过,主 goroutine 退出后,其它的工作 goroutine 也会自动退出。

    Goexit

    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。

    注意与 return 的区别,return 是返回当前函数调用给调用者。

    例如:

    package main
    
    import (
    	"fmt"
    	"runtime"
    	"time"
    )
    
    func main() {
    	go func() {
    		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
    	}() // 不要忘记 ()
    
    	time.Sleep(time.Second * 3)
    }
    

    运行结果:

    B.defer
    A.defer
    

    GOMAXPROCS

    调用 runtime.GOMAXPROCS() 用来设置可以并行计算的 CPU 核数的最大值,并返回 上一次(没有则是电脑默认的) 设置的值。

    package main
    
    import (
    	"fmt"
    	"runtime"
    )
    
    func main() {
    	runtime.GOMAXPROCS(1)  // 将 cpu 设置为单核
    
    	for true {
    		go fmt.Print(0)  // 子 go 程
    		fmt.Print(1)  // 主 go 程
    	}
    }
    

    运行结果:

    111111 ... 1000000 ... 0111 ...
    

    在执行 runtime.GOMAXPROCS(1) 时,最多同时只能有一个 goroutine 被执行。所以会打印很多 1。过了一段时间后,GO 调度器会将其置为休眠,并唤醒另一个 goroutine,这时候就开始打印很多 0 了,在打印的时候,goroutine 是被调度到操作系统线程上的。

    package main
    
    import (
    	"fmt"
    	"runtime"
    )
    
    func main() {
    	runtime.GOMAXPROCS(2)
    
    	for true {
    		go fmt.Print(0)
    		fmt.Print(1)
    	}
    }
    

    运行结果:

    111111111111111000000000000000111111111111111110000000000000000011111111100000...
    

    在执行 runtime.GOMAXPROCS(2) 时, 我们使用了两个 CPU,所以两个 goroutine 可以一起被执行,以同样的频率交替打印 0 和 1。

    runtime 包中的其它函数

    中文文档在这里:https://studygolang.com/pkgdoc

    这里就简单列举一下一些函数以及功能。

    func GOROOT() string
    

    GOROOT 返回 Go 的根目录。如果存在 GOROOT 环境变量,返回该变量的值;否则,返回创建 Go 时的根目录。


    func Version() string
    

    返回 Go 的版本字符串。它要么是递交的 hash 和创建时的日期;要么是发行标签如 "go1.3"。


    func NumCPU() int
    

    NumCPU返回本地机器的逻辑CPU个数(真 · 八核)。


    func GC()
    

    GC执行一次垃圾回收。(如果你迫切的希望做一次垃圾回收,可以调用此函数)


    其它的大家自行去文档查看吧~

    李培冠博客

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