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Oct 17, 2022
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2022/10/go-learning-concurrency
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简单介绍 Go 语言中的并发编程
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golang
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技术
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Go 语言在创建之初,CPU 多核发展的正猛,Go 语言的创始人果断将面向多核、原生就支持并发作为了 Go 语言的设计目标之一,所以所在 Go 语言中使用并发有得天独厚的优势。
那么,什么是并发呢?
聊到并发,就会有一系列的其他概念相继而来,比如:并行、进程、线程、异步等。
我们经常使用 C# 的 Winform 程序写一些工具,编译后为一个 exe 文件,文件执行后就会作为一个进程在 Windows 中执行,在之前的单核 CPU 时代,在某个时刻只能执行一个进程对应的程序代码,两个进程不存在并行执行的可能,多个处理器或多核处理器是并行执行的必要条件。
如果对程序进行改造,对执行的任务进行分解,每个分解出来的小的模块由一个单独的线程进行处理,多个线程共享这个进程所拥有的资源,线程作为执行单元可被独立调度到处理器上运行。也许还是执行在单 CPU 中,但是在并发执行的。
Go 语言的创始人 Rob Pike 曾说过:并行关乎执行,并发关乎结构。
举一个生活中的例子:
现在每天都在做的排队做核酸,有三个步骤:
1、排队;
2、扫二维码;
3、捅喉咙
notion image
  • 需要做核酸的人分多个队伍进行排队,是并行在进行处理;
  • 每一个队伍中只有一个检测人员,先进行扫码,然后去捅喉咙,两个步骤完成后,再进行下一个。
notion image
  • 扫码和捅喉咙都有单独的人员进行处理,这就像将程序拆分成多个线程进行处理一样;
  • 并发在单 CPU 也能发生,就像上图中只有一个队伍的情况,但多核或多 CPU 更多发挥其作用。
由此可见,要发挥并发的作用,离不开线程和多核,但线程创建的成本虽然已经比进程小了很多,但依然不适合创建大量的线程,因为除了每个线程占用的资源外,操作系统调度线程的成本也不小。
因此,Go 语言创造了 goroutine ,也叫协程,这是一个由 Go 运行时负责调度的轻量级线程。和常规的线程相比,有这些好处:
  • 资源占用小Groutine 的 Stack 的初始化的大小为 2k ,而像 C# 、Java 语言中线程的 Stack 都是兆级别的,所以 Go 中的协程的创建会更加快;
  • 由 Go 运行时调度,而不是操作系统,切换速度会更快。
在 Go 中怎样使用 goroutine 呢?非常的简单,使用关键字 go 就可以了,默认情况下,主程序在单独的一个 goroutine 中,如果某个函数或匿名函数使用了 go 关键字,那么就会创建一个单独的 goroutine 。
 package main    import (   "fmt"   "time"  )    func testGouroutine(name string) {   fmt.Println("goroutine:", name)  }  func main() {   fmt.Println("这是主程序")   go testGouroutine("1")   go testGouroutine("2")   go testGouroutine("3")   go testGouroutine("4")   time.Sleep(time.Second)  }
如果在使用 go 关键字的函数中使用了主程序中的资源,就会出现竞争的情况,看下面的这个例子:
 package main    import (   "fmt"   "time"  )    func test() {   counter := 0   for i := 0; i < 5000; i++ {   go func() {   counter++   }()   }   time.Sleep(time.Second)   fmt.Println("counter:", counter)  }    func main() {   test()  }
每次运行,counter 的值都会不一样,因为每次不同的协程队公共资源 counter 的抢夺情况不一样,要解决这个问题就要用到锁:
 package main    import (   "fmt"   "sync"   "time"  )    func test() {   var mut sync.Mutex     counter := 0   for i := 0; i < 5000; i++ {   go func() {   defer mut.Unlock()   mut.Lock()   counter++   }()   }   time.Sleep(time.Second)     fmt.Println("counter:", counter)  }    func main() {   test()  }
值得注意的是,使用 go 关键字执行的函数即便是有返回值,也会被忽略,如果需要在 goroutine 之间进行通信,需要使用通道。
通道使用 make 进行构建,关键字为 chan 。看下面的例子:
 package main    import (   "fmt"   "strconv"   "time"  )    func main() {   //使用 make 创建一个字符型的通道,通道使用关键字 chan   msg := make(chan string)   //在异步匿名函数中模拟同步数据,完成一个给通道发送一个消息   go func() {   for i := 1; i <= 10; i++ {   if i == 10 {   msg <- "success"   } else {   msg <- "总共需要同步 10 个模块,已经处理 " + strconv.Itoa(i) + "个"   }   //每循环依次,演示 1 秒,模拟耗时   time.Sleep(time.Second)   }   }()     //主线程中进行进度显示   for m := range msg {   if m == "success" {   fmt.Println("同步完成")   break   } else {   fmt.Println(m)   }   }  }
在匿名函数中每隔一秒就给主 gorourine 发送一个消息,主 gorourine 把这个消息打印出来。
最后总结下:
1、并行关乎执行,并发关乎结构;
2、Go 语言的并发是基于轻量级的 goroutine ,相比普通的线程,goroutine 有很多的好处;
3、在不同的 goroutine 之间进行通信需要用到通道,通道使用 make 创建,关键字为 chan 。
Hexo
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