Goroutines
在Go语言中,每一个并发的执行单元叫作一个goroutine,可以简单地把goroutine类比作一个线程,本质上是一个协程。但它与协程有俩点不同:
- goroutinue可以实现并行,也就是说,多个协程可以在多个处理器同时跑。而协程同一时刻只能在一个处理器上跑(把宿主语言想象成单线程的就好了)。
- goroutine之间的通信是通过channel,而协程的通信是通过yield和resume()操作。
在Go里实现goroutine非常简单,只需要在函数的调用前面加关键字go即可:
go fun()
下面的例子演示,启动10个goroutines分别打印索引:
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
for i:=1;i<10;i++ {
go func(i int) {
fmt.Println(i)
}(i)
}
//暂停一会,保证打印全部结束
time.Sleep(1e9)
}
上面的例子中,启动了10个goroutine,再加上main函数的主goroutine,总共有11个goroutines。由于goroutine类似于”守护线程“,如果主goroutine不等待片刻,可能程序就没有输出打印了。上面的例子输出如下:(输出的索引是完全随机的)
5
4
8
7
9
6
1
3
2
Channels
如果说goroutine是Go语言程序的并发体的话,那么channels则是它们之间的通信机制。一个channel是一个通信机制,它可以让一个goroutine通过它给另一个goroutine发送值信息。每个channel都有一个特殊的类型,也就是channels可发送数据的类型。一个可以发送int类型数据的channel一般写为chan int。
channel可以形象比喻为工厂里的传送带,一头的生产者goroutine往传输带放东西,另一头的消费者goroutinue则从输送带取东西。channel实际上是一个有类型的消息队列,遵循先进先出的特点。
声明一个通道很简单,我们使用chan关键字即可,除此之外,还要指定通道中发送和接收数据的类型,这样我们才能知道,要发送什么类型的数据给通道,也知道从这个通道里可以接收到什么类型的数据。
ch:=make(chan int)
通道类型和Map这些类型一样,可以使用内置的make函数声明初始化,这里我们初始化了一个chan int类型的通道,所以我们只能往这个通道里发送int类型的数据,当然接收也只能是int类型的数据。
一个channel有发送和接受两个主要操作,都是通信行为。一个发送语句将一个值从一个goroutine通过channel发送到另一个执行接收操作的goroutine。发送和接收两个操作都使用<-运算符。在发送语句中,<-运算符分割channel和要发送的值。在接收语句中,<-运算符写在channel对象之前。一个不使用接收结果的接收操作也是合法的。
ch <- 2 //发送数值2给这个通道
x:=<-ch //从通道里读取值,并把读取的值赋值给x变量
<-ch //从通道里读取值,然后忽略
通道我们还可以使用内置的close函数关闭。
close(ch)
如果一个通道被关闭了,我们就不能往这个通道里发送数据了,如果发送的话,会引起painc异常。但是,我们还可以接收通道里的数据,如果通道里没有数据的话,接收的数据是nil。
刚刚我们使用make函数初始化的时候,只有一个参数,其实make还可以有第二个参数,用于指定通道的大小。默认没有第二个参数的时候,通道的大小为0,这种通道也被称为无缓冲通道。如果通道的容量大于零,那么该通道就是带缓冲的通道。
ch = make(chan int) // unbuffered channel
ch = make(chan int, 0) // unbuffered channel
ch = make(chan int, 3) // buffered channel with capacity 3
无缓冲通道
无缓冲的通道指的是通道的大小为0,也就是说,这种类型的通道在接收前没有能力保存任何值,它要求发送goroutine和接收goroutine同时准备好,才可以完成发送和接收操作。
从上面无缓冲的通道定义来看,发送goroutine和接收gouroutine必须是同步的,同时准备后,如果没有同时准备好的话,先执行的操作就会阻塞等待,直到另一个相对应的操作准备好为止。这种无缓冲的通道我们也称之为同步通道。
func main() {
ch := make(chan int)
go func() {
var sum int = 0
for i := 0; i < 10; i++ {
sum += i
}
ch <- sum
}()
fmt.Println(<-ch)
}
在计算sum和的goroutine没有执行完,把值赋给ch通道之前,fmt.Println(<-ch)会一直等待,所以main主goroutine就不会终止,只有当计算和的goroutine完成后,并且发送到ch通道的操作准备好后,同时<-ch就会接收计算好的值,然后打印出来。
单向通道
有时候,我们有一些特殊场景,比如限制一个通道只可以接收,但是不能发送;有时候限制一个通道只能发送,但是不能接收,这种通道我们称为单向通道。
定义单向通道也很简单,只需要在定义的时候,带上<-即可。
var send chan<- int //只能发送
var receive <-chan int //只能接收
注意<-操作符的为止,在后面是只能发送,对应发送操作;在前面是只能接收,对应接收操作。
单向通道应用于函数或者方法的参数比较多,比如;
func counter(out chan<- int) {
}
缓冲通道
在无缓冲通道的基础上,为通道增加一个有限大小的存储空间形成带缓冲通道。带缓冲通道在发送时无需等待接收方接收即可完成发送过程,并且不会发生阻塞,只有当存储空间满时才会发生阻塞。同理,如果缓冲通道中有数据,接收时将不会发生阻塞,直到通道中没有数据可读时,通道将会再度阻塞。
创建缓冲通道:
通道实例 := make(chan 通道类型, 缓冲大小)
下面通过一个例子中来理解带缓冲通道的用法,参见下面的代码:
package main
import "fmt"
func main() {
// 创建一个3个元素缓冲大小的整型通道,带缓冲的通道在创建完成时,内部的元素是空的,因此使用 len() 获取到的返回值为 0。
ch := make(chan int, 3)
// 查看当前通道的大小
fmt.Println(len(ch))
// 发送3个整型元素到通道,因为使用了缓冲通道。即便没有 goroutine 接收,发送者也不会发生阻塞。
ch <- 1
ch <- 2
ch <- 3
// 查看当前通道的大小,由于填充了 3 个通道,此时的通道长度变为 3。
fmt.Println(len(ch))
}
运行结果是:
0
3