Goroutine
Go在语言层面对并发编程提供支持，采用轻量级线程（协程）实现。只需要在函数调用语句前添加go关键字，就可以创建并发执行单元。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() {
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函数runtime.GOMAXPROCS修改（Go 1.5默认方式）。让高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)
}
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()
}
输出:
$ go build -o test
$ time -p ./test
0 9223372030412324865
1 9223372030412324865
real 7.70 // 程序开始到结束时间差 (非非 CPU 时间)
user 7.66 // 用用户态所使用用 CPU 时间片片 (多核累加)
sys 0.01 // 内核态所使用用 CPU 时间片片
$ GOMAXPROCS=2 time -p ./test
0 9223372030412324865
1 9223372030412324865
real 4.18
user 7.61// 虽然总时间差不多,但由 2 个核并行行,real 时间自自然少了许多。
sys 0.02
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 println("A.defer")
func() {
defer println("B.defer")
runtime.Goexit() // 终止止当前 goroutine
println("B") // 不会执行行
}()
println("A") // 不会执行行
}()
wg.Wait()
}
//输出:
B.defer
A.defer
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++ {
println(i)
if i == 3 { runtime.Gosched() }
}
}()
go func() {
defer wg.Done()
println("Hello, World!")
}()
wg.Wait()
}
//输出
$ go run main.go
0
1
2
3
Hello, World!
4
5
Channel
引用类型Channel是CSP模型的具体实现，用于多个goruntine之间进行通讯。其内部实现了同步，确保了并发安全。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.")
<-exit// 等待退出通知。
}
//输出:
1
2
3
send over.
recv over.
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，减少缓冲区大小等。
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
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)
<-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。
单向
可以将channel隐式转换为单身队列，只收或只发。
c := make(chan int, 3)
var send chan <- int = c // send only
var recv <- chan int = c // receiver only
选择
如果需要同时处理多个channel，可以用select语句，它随机选择一个可用的channel做收发操作，或执行default case。
func main() {
a, b := make(chan int, 3), make(chan int)
go func() {
v, ok, s := 0, false, ""
for {
select {// 随机选择可用用 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)
}
}
}()
for i := 0; i < 5; i++ {
select {// 随机选择可用用 channel,发送数据。
case a <- i:
case b <- i:
}
}
close(a)
select {}// 没有可用用 channel,阻塞 main goroutine。
}
//输出:
b 3
a 0
a 1
a 2
b 4
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())
go func() {
time.Sleep(time.Second)
c <- rant.Int()
}()
return c
}
func main() {
t := NewTest()
println(<-t) //等待gorountime结束返回。
}
用channel实现信号量(semaphore)。
func main() {
wg := sync.WaitGroup{}
wg.Add(3)
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。
func main() {
var wg sync.WaitGroup
quit := make(chan bool)
for i := 0; i < 2; i++ {
wg.Add(1)
go func(id int) {
defer wg.Done()
task := func() {
println(id, time.Now().Nanosecond())
time.Sleep(time.Second)
}
for {
select {
case <- quit: // closed channel 不会阻塞,因此可用作退出通知。
return
default://执行正常任务
task()
}
}
}(i)
}
time.Sleep(time.Second * 5) // 让测试 goroutine 运行一会。
close(quit) // 发出退出通知。
wg.Wait()
}
用select 实现超时 (timeout)。channel 是第一类对象,可传参 (内部实现为指针) 或者作为结构成员。
type Request struct {
data []int
ret chan int
}
func NewRequest(data ...int) *Request {
return &Request{ data, make(chan int, 1) }
}
func Process(req *Request) {
x := 0
for _, i := range req.data {
x += i
}
req.ret <- x
}
func main() {
req := NewRequest(10, 20, 30)
Process(req)
fmt.Println(<-req.ret)
}