Go 系列教程 —— 21. Go 协程

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欢迎来到 [Golang 系列教程](https://studygolang.com/subject/2)的第 21 篇。 在前面的教程里,我们探讨了并发,以及并发与并行的区别。本教程则会介绍在 Go 语言里,如何使用 Go 协程(Goroutine)来实现并发。 ## Go 协程是什么? Go 协程是与其他函数或方法一起并发运行的函数或方法。Go 协程可以看作是轻量级线程。与线程相比,创建一个 Go 协程的成本很小。因此在 Go 应用中,常常会看到有数以千计的 Go 协程并发地运行。 ## Go 协程相比于线程的优势 - 相比线程而言,Go 协程的成本极低。堆栈大小只有若干 kb,并且可以根据应用的需求进行增减。而线程必须指定堆栈的大小,其堆栈是固定不变的。 - Go 协程会复用(Multiplex)数量更少的 OS 线程。即使程序有数以千计的 Go 协程,也可能只有一个线程。如果该线程中的某一 Go 协程发生了阻塞(比如说等待用户输入),那么系统会再创建一个 OS 线程,并把其余 Go 协程都移动到这个新的 OS 线程。所有这一切都在运行时进行,作为程序员,我们没有直接面临这些复杂的细节,而是有一个简洁的 API 来处理并发。 - Go 协程使用信道(Channel)来进行通信。信道用于防止多个协程访问共享内存时发生竞态条件(Race Condition)。信道可以看作是 Go 协程之间通信的管道。我们会在下一教程详细讨论信道。 ## 如何启动一个 Go 协程? 调用函数或者方法时,在前面加上关键字 `go`,可以让一个新的 Go 协程并发地运行。 让我们创建一个 Go 协程吧。 ```go package main import ( "fmt" ) func hello() { fmt.Println("Hello world goroutine") } func main() { go hello() fmt.Println("main function") } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/zC78_fc1Hn) 在第 11 行,`go hello()` 启动了一个新的 Go 协程。现在 `hello()` 函数与 `main()` 函数会并发地执行。主函数会运行在一个特有的 Go 协程上,它称为 Go 主协程(Main Goroutine)。 **运行一下程序,你会很惊讶!** 该程序只会输出文本 `main function`。我们启动的 Go 协程究竟出现了什么问题?要理解这一切,我们需要理解两个 Go 协程的主要性质。 - **启动一个新的协程时,协程的调用会立即返回。与函数不同,程序控制不会去等待 Go 协程执行完毕。在调用 Go 协程之后,程序控制会立即返回到代码的下一行,忽略该协程的任何返回值。** - **如果希望运行其他 Go 协程,Go 主协程必须继续运行着。如果 Go 主协程终止,则程序终止,于是其他 Go 协程也不会继续运行。** 现在你应该能够理解,为何我们的 Go 协程没有运行了吧。在第 11 行调用了 `go hello()` 之后,程序控制没有等待 `hello` 协程结束,立即返回到了代码下一行,打印 `main function`。接着由于没有其他可执行的代码,Go 主协程终止,于是 `hello` 协程就没有机会运行了。 我们现在修复这个问题。 ```go package main import ( "fmt" "time" ) func hello() { fmt.Println("Hello world goroutine") } func main() { go hello() time.Sleep(1 * time.Second) fmt.Println("main function") } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/U9ZZuSql8-) 在上面程序的第 13 行,我们调用了 time 包里的函数 [`Sleep`](https://golang.org/pkg/time/#Sleep),该函数会休眠执行它的 Go 协程。在这里,我们使 Go 主协程休眠了 1 秒。因此在主协程终止之前,调用 `go hello()` 就有足够的时间来执行了。该程序首先打印 `Hello world goroutine`,等待 1 秒钟之后,接着打印 `main function`。 在 Go 主协程中使用休眠,以便等待其他协程执行完毕,这种方法只是用于理解 Go 协程如何工作的技巧。信道可用于在其他协程结束执行之前,阻塞 Go 主协程。我们会在下一教程中讨论信道。 ## 启动多个 Go 协程 为了更好地理解 Go 协程,我们再编写一个程序,启动多个 Go 协程。 ```go package main import ( "fmt" "time" ) func numbers() { for i := 1; i <= 5; i++ { time.Sleep(250 * time.Millisecond) fmt.Printf("%d ", i) } } func alphabets() { for i := 'a'; i <= 'e'; i++ { time.Sleep(400 * time.Millisecond) fmt.Printf("%c ", i) } } func main() { go numbers() go alphabets() time.Sleep(3000 * time.Millisecond) fmt.Println("main terminated") } ``` [在线运行程序](https://play.golang.org/p/U9ZZuSql8-) 在上面程序中的第 21 行和第 22 行,启动了两个 Go 协程。现在,这两个协程并发地运行。`numbers` 协程首先休眠 250 微秒,接着打印 `1`,然后再次休眠,打印 `2`,依此类推,一直到打印 `5` 结束。`alphabete` 协程同样打印从 `a` 到 `e` 的字母,并且每次有 400 微秒的休眠时间。 Go 主协程启动了 `numbers` 和 `alphabete` 两个 Go 协程,休眠了 3000 微秒后终止程序。 该程序会输出: ``` 1 a 2 3 b 4 c 5 d e main terminated ``` 程序的运作如下图所示。为了更好地观看图片,请在新标签页中打开。 ![image](https://raw.githubusercontent.com/studygolang/gctt-images/master/golang-series/Goroutines-explained.png) 第一张蓝色的图表示 `numbers` 协程,第二张褐红色的图表示 `alphabets` 协程,第三张绿色的图表示 Go 主协程,而最后一张黑色的图把以上三种协程合并了,表明程序是如何运行的。在每个方框顶部,诸如 `0 ms` 和 `250 ms` 这样的字符串表示时间(以微秒为单位)。在每个方框的底部,`1`、`2`、`3` 等表示输出。蓝色方框表示:`250 ms` 打印出 `1`,`500 ms` 打印出 `2`,依此类推。最后黑色方框的底部的值会是 `1 a 2 3 b 4 c 5 d e main terminated`,这同样也是整个程序的输出。以上图片非常直观,你可以用它来理解程序是如何运作的。 Go 协程的介绍到此结束。祝你愉快。 **上一教程 - [并发入门](https://studygolang.com/articles/12341)** **下一教程 - [信道](https://studygolang.com/articles/12402)**

via: https://golangbot.com/goroutines/

作者:Nick Coghlan  译者:Noluye  校对:polaris1119

本文由 GCTT 原创编译,Go语言中文网 荣誉推出


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4 回复  |  直到 2019-02-22 11:19:04
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