Golang - 并发编程
1. 并行和并发
- 并行：在同一时刻，有多条指令在多个CPU处理器上同时执行
- 2个队伍，2个窗口，要求硬件支持
- 并发：在同一时刻，只能有一条指令执行，但多个进程指令被快速地轮换执行
- 2个队伍，1个窗口，要求提升软件能力
2. go语言并发优势
- go从语言层面就支持了并发
- 简化了并发程序的编写
3. goroutine是什么
- 它是go并发设计的核心
- goroutine就是协程，它比线程更小，十几个goroutine在底层可能就是五六个线程
- go语言内部实现了goroutine的内存共享，执行goroutine只需极少的栈内存(大概是4~5KB)
4. 创建goroutine
-
只需要在语句前添加go关键字，就可以创建并发执行单元
package main
import (
"fmt"
"time"
)//测试协程
//循环打印内容
func newTask() {
i := 0
for {
i++
fmt.Printf("new goroutine:i=%d ", i)
time.Sleep(1 * time.Second)
}
}//main()相当于是主协程
func main() {
//启动子协程
go newTask()
i := 0
for {
i++
fmt.Printf("main goroutine:i=%d ", i)
time.Sleep(1 * time.Second)
}
} - 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
-
如果主协程退出了，其他任务还执行吗？不执行
package main import ( "fmt" "time" ) //main()相当于是主协程 func main() { //匿名子协程 go func() { i := 0 for { i++ fmt.Println("子协程 i=", i) time.Sleep(1 * time.Second) } }() i := 0 for { i++ fmt.Println("主协程 i=", i) time.Sleep(1 * time.Second) //主协程第二次后退出 if i == 2 { break } } } -
程序没任何输出，也不报错
package main import ( "fmt" "time" ) //main()相当于是主协程 func main() { //匿名子协程 go func() { i := 0 for { i++ fmt.Println("子协程 i=", i) time.Sleep(1 * time.Second) } }() }
5. runtime包
-
runtime.Gosched()：用于让出CPU时间片，调度器重新安排任务调度，还是有几率分配到它的
package main import ( "fmt" "runtime" ) func main() { //匿名子协程 go func(s string) { for i := 0; i < 2; i++ { fmt.Println(s) } }("world") //主协程 for i := 0; i < 2; i++ { runtime.Gosched() fmt.Println("hello") } } -
runtime.Goexit()：立即终止当前协程
package main import ( "fmt" "time" "runtime" ) func main() { //匿名子协程 go func() { defer fmt.Println("A.defer") //匿名函数 func() { defer fmt.Println("B.defer") //此时只有defer执行 runtime.Goexit() fmt.Println("B") }() fmt.Println("A") }() for { time.Sleep(time.Second) } } -
runtime.GOMAXPROCS()：设置并行计算的CPU核数，返回之前的值
package main import ( "runtime" "fmt" ) func main() { n := runtime.GOMAXPROCS(3) fmt.Println("n=%d ",n) //循环执行2个 for{ go fmt.Print(0) fmt.Print(1) } }
6. channel是什么
- 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，处理好线程安全问题
- goroutine奉行通过通信来共享内存，而不是共享内存来通信
- channel是一个引用类型，用于多个goroutine通讯，其内部实现了同步，确保并发安全
7. channel的基本使用
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channel可以用内置make()函数创建
-
定义一个channel时，也需要定义发送到channel的值的类型
make(chan 类型) //无缓冲的通道 make(chan 类型, 容量) //有缓冲的通道 -
当 capacity= 0 时，channel 是无缓冲阻塞读写的，当capacity> 0 时，channel 有缓冲、是非阻塞的，直到写满 capacity个元素才阻塞写入
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channel通过操作符<-来接收和发送数据，发送和接收数据语法：
channel <- value //发送value到channel <-channel //接收通道数据，并丢弃 x := <-channel //通道取值并赋给x x, ok := <-channel //ok是检查通道是否关闭或者是否为空 -
channel基本使用
package main import "fmt" func main() { //创建存放int类型的通道 c := make(chan int) //子协程 go func() { defer fmt.Println("子协程结束") fmt.Println("子协程正在运行...") //将666发送到通道c c <- 666 }() //若已取出数据，下面再取会报错 //<-c //主协程取数据 //从c中取数据 num := <-c fmt.Println("num = ", num) fmt.Println("主协程结束") }
8. 无缓冲的channel
- 无缓冲的通道是指在接收前没有能力保存任何值的通道
- 无缓冲通道，有可能阻塞
发送者 -> (通道(有可能有数据阻塞)) -> 接受者
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
//创建无缓冲通道
c := make(chan int, 0)
//长度和容量
fmt.Printf("len(c)=%d, cap(c)=%d
", len(c), cap(c))
//子协程存数据
go func() {
defer fmt.Println("子协程结束")
//向通道添加数据
for i := 0; i < 3; i++ {
c <- i
fmt.Printf("子协程正在运行[%d]:len(c)=%d,cap(c)=%d
", i, len(c), cap(c))
}
}()
time.Sleep(2 * time.Second)
//主协程取数据
for i := 0; i < 3; i++ {
num := <-c
fmt.Println("num=", num)
}
fmt.Println("主协程结束")
}9. 有缓冲的channel
- 有缓冲的通道是一种在被接收前能存储一个或者多个值的通道
发送者 -> (通道(数据),(数据)(...)) -> 接受者
-
上面代码创建时修改容量即可
//创建有缓存的通道 c :=make(chan int, 3)
10. close()
-
可以通过内置的close()函数关闭channel
package main import "fmt" func main() { //创建通道 c := make(chan int) //子协程存数据 go func() { for i := 0; i < 5; i++ { c <- i } //子协程close close(c) }() //主协程取数据 for { if data, ok := <-c; ok { fmt.Println(data) } else { break } } fmt.Println("Finshed") } -
也可以如下遍历
for data := range c{ fnt.Println(data) }
11. 单方向的channel
-
默认情况下，通道是双向的，也就是，既可以往里面发送数据也可以接收数据
-
go可以定义单方向的通道，也就是只发送数据或者只接收数据，声明如下
var ch1 chan int //正常的
var ch2 chan<- float64 //单向的，只用于写float64的数据
var ch3 <-chan int //单向的，只用于读取int数据 -
可以将 channel 隐式转换为单向队列，只收或只发，不能将单向 channel 转换为普通channel
func main() {
//创建通道
c := make(chan int, 3)
//1. 将c准换为只写的通道
var send <- chan int =c
//2. 将c转为只读的通道
var recv <- chan int =c
//往send里面写数据
send < -1
//从recv读数据
<-recv}
-
单方向的channel有什么用？模拟生产者和消费者
package main import "fmt" //生产者，只写 func producter(out chan<- int) { //关闭资源 defer close(out) for i := 0; i < 5; i++ { out <- i } } //消费者，只读 func consumer(in <-chan int) { for num := range in { fmt.Println(num) } } func main() { //创建通道 c := make(chan int) //生产者运行，向管道c存数据 go producter(c) //消费者运行 consumer(c) fmt.Println("done") }
12. 定时器
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Timer：定时，时间到了响应一次
package main import ( "time" "fmt" ) func main() { //1.基本使用 //创建定时器 //2秒后，定时器会将一个时间类型值，保存向自己的c //timer1 := time.NewTimer(2 * time.Second) ////打印当前时间 //t1 := time.Now() //fmt.Printf("t1:%v ", t1) ////从管道中取出C打印 //t2 := <-timer1.C //fmt.Printf("t2:%v ", t2) //2.Timer只响应一次 //timer2 := time.NewTimer(time.Second) //for { // <-timer2.C // fmt.Println("时间到") //} //3.通过Timer实现延时的功能 ////(1)睡眠 //time.Sleep(2*time.Second) //fmt.Println("2秒时间到") ////(2)通过定时器 //timer3 := time.NewTimer(2 * time.Second) //<-timer3.C //fmt.Println("2秒时间到") ////(3)After() //<-time.After(2 * time.Second) //fmt.Println("2秒时间到") //4.停止定时器 //timer4 := time.NewTimer(3 * time.Second) ////子协程 //go func() { // <-timer4.C // fmt.Println("定时器器时间到，可以打印了") //}() //stop := timer4.Stop() //if stop { // fmt.Println("timer4已关闭") //} //5.重置定时器 timer5 := time.NewTimer(3 * time.Second) //定时器改为1秒 timer5.Reset(1 * time.Second) fmt.Println(time.Now()) fmt.Println(<-timer5.C) for { } } -
Ticker：响应多次
package main
import (
"time"
"fmt"
)func main() {
//创建定时器，间隔1秒
ticker := time.NewTicker(time.Second)i := 0 //子协程 go func() { for { <-ticker.C fmt.Println(<-ticker.C) i++ fmt.Println("i=", i) //停止定时器 if i == 5 { ticker.Stop() } } }() //死循环 for { }}
13. select
- go语言提供了select关键字，可以监听channel上的数据流动
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语法与switch类似，区别是select要求每个case语句里必须是一个IO操作
select { case <-chan1: // 如果chan1成功读到数据，则进行该case处理语句 case chan2 <- 1: // 如果成功向chan2写入数据，则进行该case处理语句 default: // 如果上面都没有成功，则进入default处理流程 } package main import ( "fmt" ) func main() { //创建数据通道 int_chan := make(chan int, 1) string_chan := make(chan string, 1) //创建2个子协程，写数据 go func() { //time.Sleep(2 * time.Second) int_chan <- 1 }() go func() { string_chan <- "hello" }() //如果都能匹配到，则随机选择一个去跑 select { case value := <-int_chan: fmt.Println("intValue:", value) case value := <-string_chan: fmt.Println("strValue:", value) } fmt.Println("finish") }
14. 携程同步锁
- go中channel实现了同步，确保并发安全，同时也提供了锁的操作方式
- go中sync包提供了锁相关的支持
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Mutex：以加锁方式解决并发安全问题
package main import ( "time" "fmt" "sync" ) //账户 type Account struct { money int flag sync.Mutex } //模拟银行检测 func (a *Account)Check() { time.Sleep(time.Second) } //设置账户余额 func (a *Account)SetAccount(n int) { a.money +=n } //查询账户余额 func (a *Account)GetAccount() int{ return a.money } //买东西1 func (a *Account)Buy1(n int){ a.flag.Lock() if a.money>n{ //银行检测 a.Check() a.money -=n } a.flag.Unlock() } //买东西2 func (a *Account)Buy2(n int){ a.flag.Lock() if a.money>n{ //银行检测 a.Check() a.money -=n } a.flag.Unlock() } func main() { var account Account //设置账户余额 account.SetAccount(10) //2个子协程买东西 go account.Buy1(6) go account.Buy2(5) time.Sleep(2 * time.Second) fmt.Println(account.GetAccount()) } - sync.WaitGroup：用来等待一组子协程的结束，需要设置等待的个数，每个子协程结束后要调用Done()，最后在主协程中Wait()即可
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引入
package main import ( "fmt" ) func main() { //创建通道 ch := make(chan int) //count表示活动的协程个数 count := 2 go func() { fmt.Println("子协程1") //子协程1执行完成，给通道发送信号 ch <-1 }() go func() { fmt.Println("子协程2") ch <-1 }() //time.Sleep(time.Second) //从ch中不断读数据 for range ch{ count -- if count == 0{ close(ch) } } } - go提供了这种解决方案sync.WaitGroup
- Add()：添加计数
- Done()：操作结束时调用，计数减去1
-
Wait()：主函数调用，等待所有操作结束