Go语言的并发

使用协程这种并发模式是趋势,协程的基本要求是:并发执行和可大量创建。

一些语言已经支持协程,下面这个图来自:http://qing.weibo.com/tj/88ca09aa33002ele.html

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这种并发模式的内核只需要协程和通道就够了。其中协程负责执行代码,通道负责在协程之间传递事件。

 

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        协程是轻量级的线程。在过程式编程中,当调用一个过程的时候,需要等待其执行完才返回。而调用一个协程的时候,不需要等待其执行完,会立即返回。协程十分轻量,Go语言可以在一个进程中执行有数以十万计的协程,依旧保持高性能。而对于普通的平台,一个进程有数千个线程,其CPU会忙于上下文切换,性能急剧下降。随意创建线程可不是一个好主意,但是我们可以大量使用的协程。

        通道是协程之间的数据传输通道。通道可以在众多的协程之间传递数据,数据具体可以值也可以是个引用。通道有两种使用方式。

  • 协程可以试图向通道放入数据,如果通道满了,会挂起协程,直到通道可以为他放入数据为止。
  • 协程可以试图向通道索取数据,如果通道没有数据,会挂起协程,直到通道返回数据为止。

        如此,通道就可以在传递数据的同时,控制协程的运行。有点像事件驱动,也有点像阻塞队列。

 

Go语言创建协程很简单,只需要简单的在函数前用关键字 go即可。

https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/ebook/02.7.md 

下面的代码例子是通过2分法,开两个协程分别计算和,然后再合并这两个计算和。

注意,这里的 通道 写入和读取都是阻塞的, 这样就可以保证 两个汇总都计算完了,才会执行 fmt.Println(x, y, x+y)

package main

 

import "fmt"

 

func sum(a []int, c chan int) {

    sum := 0

    for _, v := range a {

        sum += v

    }

    c <- sum // send sum to c

}

 

func main() {

    a := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0}

 

    c := make(chan int)

    go sum(a[:len(a)/2], c)

    go sum(a[len(a)/2:], c)

    x, y :=<-c, <-c // receive from c

 

    fmt.Println(x, y, x+y)

}

默认情况下,channel接收和发送数据都是阻塞的,除非另一端已经准备好,这样就使得Goroutines同步变的更加的简单,而不需要显式的lock。

所谓阻塞,也就是如果读取不到 (value := <-ch)它将会被阻塞,直到有数据接收。

另外,如果ch中有数据,任何发送(ch<-5)将会被阻塞,直到数据被读出。无缓冲channel是在多个goroutine之间同步很棒的工具。

 

Buffered Channels

Go也允许指定channel的缓冲大小,很简单,就是channel可以存储多少元素。 

ch := make(chan type, value) 
value == 0 ! 无缓冲(阻塞)
value > 0 ! 缓冲(非阻塞,直到value个元素满了才会阻塞)

比如下面的代码会报错误: 

package main

 

import "fmt"

 

func main() {

    c :=make(chanint, 1) //1报错,修改2为3可以正常运行

    c <- 1

    c <- 2

    fmt.Println(<-c)

    fmt.Println(<-c)

}

错误信息:

throw: all goroutines are asleep - deadlock!

  

  goroutine 1 [chan send]:

  main.main()

    /Users/cybercare/go/src/test1/main.go:8 +0x70

  

  goroutine 2 [syscall]:

  created by runtime.main

    /usr/local/go/src/pkg/runtime/proc.c:221


Range和Close 

Channel 也可以用 Range 进行遍历。

下面的例子是利用协程计算 斐波那契數列,每次计算出来的值都通过通道打印出来。直到调用close关闭通道。

package main

 

import (

    "fmt"

)

 

func fibonacci(n int, c chan int) {

    x, y := 1, 1

    for i := 0; i < n; i++ {

        c <- x

        x, y = y, x+y

    }

    close(c)

}

 

func main() {

    c := make(chan int, 10)

    go fibonacci(cap(c), c)

    for i := range c {

        fmt.Println(i)

    }

}

这段代码执行的结果如下:除了前2个数,其他数都是前两个数相加之和。

1
1
2
3
5
8
13
21
34
55

生产者通过关键字close函数关闭channel。关闭channel之后就无法再发送任何数据了,在消费方可以通过语法v, ok := <-ch测试channel是否被关闭。如果ok返回false,那么说明channel已经没有任何数据并且已经被关闭。

记住应该在生产者的地方关闭channel,而不是消费的地方去关闭它

Select

上面介绍的都是只有一个channel的情况,那么如果存在多个channel的时候,我们可以通过select可以监听channel上的数据流动。

select默认是阻塞的,只有当监听的channel中有发送或接收可以进行时才会运行,当多个channel都准备好的时候,select是随机的选择一个执行的。 

在select里面还有default语法,select其实就是类似switch的功能,default就是当监听的channel都没有准备好的时候,默认执行的(select不再阻塞等待channel)。

http://www.sharejs.com/codes/go/4415

下面代码是斐波那契數列的一个调整,执行结果不确定,这是因为select是随机的选择一个执行的。这里有default函数,default函数也会随机被执行到。如果没有default函数,这个执行结果是固定的。

package main

 

import "fmt"

 

func fibonacci(c, quit chan int) {

    x, y := 1, 1

    for {

        select {

        case c <- x:

            x, y = y, x+y

        case <-quit:

            fmt.Println("quit")

            return

        default:

            fmt.Println("default")

        }

    }

}

 

func main() {

    c := make(chan int)

    quit := make(chan int)

    go func() {

        for i := 0; i < 10; i++ {

            fmt.Println(<-c)

        }

        quit <- 0

    }()

    fibonacci(c, quit)

}

 

超时

select 语句使得一个 goroutine 在多个通讯操作上等待。
select 会阻塞,直到条件分支中的某个可以继续执行,这时就会执行那个条件分支。当多个都准备好的时候,会随机选择一个。

对 select 的 case ,它只能是  receive, send , assign recv 三者之一。

http://golang.org/pkg/time/#After

https://code.google.com/p/go-wiki/wiki/Timeouts

 

package main

 

import (

    "fmt"

    "time"

)

 

func main() {

    c := make(chan int)

    o := make(chan bool)

    go func() {

        for {

            select {

            case v := <-c:

                fmt.Println(v)

            case <-time.After(5 * time.Second):

                fmt.Println("timeout 5s")

                o <- true

                break

            }

        }

    }()

    <-o

}

 

这里信道 o 的目的就是确保 协程 一直被执行。 我们如果从信道 c 中读取数据超时 5秒的话,就会触发 <-time.After(5 * time.Second), 继而给信道 o 中放入一个数据,从而应用关闭。

 

真实的超时代码应该是类似下面方式的伪代码:

import "time"

c
:= make(chan os.Error,1)
go func
(){ c <- client.Call("Service.Method", args,&reply)}()
select{
 
case err :=<-c:
   
// use err and reply
 
case<-time.After(timeoutNanoseconds):
   
// call timed out
}

 

参考资料:

Go语言_并发篇
http://www.cnblogs.com/yjf512/archive/2012/06/06/2537712.html

2.7 并发
https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/02.7.md

Go-简洁的并发
http://www.yankay.com/go-clear-concurreny/

Go语言并发之美
http://qing.weibo.com/tj/88ca09aa33002ele.html

Go的并发模式:超时、继续
http://floss.zoomquiet.org/data/20120427161151/index.html

go 语言并发机制 goroutine 初探
http://xiezhenye.com/2011/11/go-%E8%AF%AD%E8%A8%80%E5%B9%B6%E5%8F%91%E6%9C%BA%E5%88%B6-goroutine-%E5%88%9D%E6%8E%A2.html

Go语言并发
http://www.yiibai.com/go/go_Complicating.html

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