golang并发编程

雨泽_晟睿 · · 965 次点击 · · 开始浏览    
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(一)并发基础

1.概念

并发意味着程序在运行时有多个执行上下文,对应多个调用栈。

并发与并行的区别:

并发的主流实现模型:

实现模型

说明

特点

多进程 操作系统层面的并发模式 处理简单,互不影响,但开销大
多线程 系统层面的并发模式 有效,开销较大,高并发时影响效率
基于回调的非阻塞/异步IO 多用于高并发服务器开发中 编程复杂,开销小
协程 用户态线程,不需要操作系统抢占调度,寄存于线程中 编程简单,结构简单,开销极小,但需要语言的支持

共享内存系统:线程之间采用共享内存的方式通信,通过加锁来避免死锁或资源竞争。

消息传递系统:将线程间共享状态封装在消息中,通过发送消息来共享内存,而非通过共享内存来通信。

2.协程

执行体是个抽象的概念,在操作系统中分为三个级别:进程(process),进程内的线程(thread),进程内的协程(coroutine,轻量级线程)。协程的数量级可达到上百万个,进程和线程的数量级最多不超过一万个。Go语言中的协程叫goroutine,Go标准库提供的调用操作,IO操作都会出让CPU给其他goroutine,让协程间的切换管理不依赖系统的线程和进程,不依赖CPU的核心数量。

3.并发通信

并发编程的难度在于协调,协调需要通过通信,并发通信模型分为共享数据和消息。共享数据即多个并发单元保持对同一个数据的引用,数据可以是内存数据块,磁盘文件,网络数据等。数据共享通过加锁的方式来避免死锁和资源竞争。Go语言则采取消息机制来通信,每个并发单元是独立的个体,有独立的变量,不同并发单元间这些变量不共享,每个并发单元的输入输出只通过消息的方式。

(二)goroutine

 

//定义调用体

func Add(x,y int){

  z:=x+y

  fmt.Println(z)

}

//go关键字执行调用,即会产生一个goroutine并发执行

//当函数返回时,goroutine自动结束,如果有返回值,返回值会自动被丢弃

go Add(1,1)

//并发执行

func main(){

  for i:=0;i<10;i++{//主函数启动了10个goroutine,然后返回,程序退出,并不会等待其他goroutine结束

    go Add(i,i)     //所以需要通过channel通信来保证其他goroutine可以顺利执行

  }

}

(三)channel

       channel就像管道的形式,是goroutine之间的通信方式,是进程内的通信方式,跨进程通信建议用分布式系统的方法来解决,例如Socket或http等通信协议。channel是类型相关,即一个channel只能传递一种类型的值,在声明时指定。

1、基本语法

//1、channel声明,声明一个管道chanName,该管道可以传递的类型是ElementType

//管道是一种复合类型,[chan ElementType],表示可以传递ElementType类型的管道[类似定语从句的修饰方法]

var chanName chan ElementType

var ch chan int                  //声明一个可以传递int类型的管道

var m map[string] chan bool      //声明一个map,值的类型为可以传递bool类型的管道

 

//2、初始化

ch:=make(chan int)   //make一般用来声明一个复合类型,参数为复合类型的属性

 

//3、管道写入,把值想象成一个球,"<-"的方向,表示球的流向,ch即为管道

//写入时,当管道已满(管道有缓冲长度)则会导致程序堵塞,直到有goroutine从中读取出值

ch <- value

//管道读取,"<-"表示从管道把球倒出来赋值给一个变量

//当管道为空,读取数据会导致程序阻塞,直到有goroutine写入值

value:= <-ch 

 

//4、每个case必须是一个IO操作,面向channel的操作,只执行其中的一个case操作,一旦满足则结束select过程

//面向channel的操作无非三种情况:成功读出;成功写入;即没有读出也没有写入

select{

  case <-chan1:

  //如果chan1读到数据,则进行该case处理语句

  case chan2<-1:

  //如果成功向chan2写入数据,则进入该case处理语句

  default:

  //如果上面都没有成功,则进入default处理流程

}

2、缓冲和超时机制

//1、缓冲机制:为管道指定空间长度,达到类似消息队列的效果

c:=make(chan int,1024)  //第二个参数为缓冲区大小,与切片的空间大小类似

//通过range关键字来实现依次读取管道的数据,与数组或切片的range使用方法类似

for i :=range c{

  fmt.Println("Received:",i)

}

 

//2、超时机制:利用select只要一个case满足,程序就继续执行而不考虑其他case的情况的特性实现超时机制

timeout:=make(chan bool,1)    //设置一个超时管道

go func(){

  time.Sleep(1e9)      //设置超时时间,等待一秒钟

  timeout<-true        //一分钟后往管道放一个true的值

}()

//

select {

  case <-ch:           //如果读到数据,则会结束select过程

  //从ch中读取数据

  case <-timeout:      //如果前面的case没有调用到,必定会读到true值,结束select,避免永久等待

  //一直没有从ch中读取到数据,但从timeout中读取到了数据

}

3、channel的传递

//1、channel的传递,来实现Linux系统中管道的功能,以插件的方式增加数据处理的流程

type PipeData struct{

  value int

  handler func(intint   //handler是属性?

  next chan int   //可以把[chan int]看成一个整体,表示放int类型的管道

}

func handler(queue chan *PipeData){ //queue是一个存放*PipeDate类型的管道,可改变管道里的数据块内容

  for data:=range queue{     //data的类型就是管道存放定义的类型,即PipeData

    data.next <- data.handler(data.value)    //该方法实现将PipeData的value值存放到next的管道中

  }

}

//2、单向channel:只能用于接收或发送数据,是对channel的一种使用限制

//单向channel的声明

var ch1 chan int    //正常channel,可读写

var ch2 chan<- int  //单向只写channel  [chan<- int]看成一个整体,表示流入管道

var ch3 <-chan int  //单向只读channel  [<-chan int]看成一个整体,表示流出管道

//管道类型强制转换

ch4:=make(chan int)     //ch4为双向管道

ch5:=<-chan int(ch4)    //把[<-chan int]看成单向只读管道类型,对ch4进行强制类型转换

ch6:=chan<- int(ch4)    //把[chan<- int]看成单向只写管道类型,对ch4进行强制类型转换

func Parse(ch <-chan int){    //最小权限原则

  for value:=range ch{

    fmt.Println("Parsing value",value)

  }

}

 

//3、关闭channel,使用内置函数close()函数即可

close(ch)

//判断channel是否关闭

x,ok:=<-ch //ok==false表示channel已经关闭

if !ok {   //如果channel关闭,ok==false,!ok==true

  //执行体

}

(四)多核并行化与同步

//多核并行化

runtime.GOMAXPROCS(16) //设置环境变量GOMAXPROCS的值来控制使用多少个CPU核心

runtime.NumCPU() //来获取核心数

//出让时间片

runtime.Gosched() //在每个goroutine中控制何时出让时间片给其他goroutine

//同步

//同步锁

sync.Mutex //单读单写:占用Mutex后,其他goroutine只能等到其释放该Mutex

sync.RWMutex //单写多读:会阻止写,不会阻止读

RLock() //读锁

Lock() //写锁

RUnlock() //解锁(读锁)

Unlock() //解锁(写锁)

//全局唯一性操作

//once的Do方法保证全局只调用指定函数(setup)一次,其他goroutine在调用到此函数是会阻塞,直到once调用结束才继续

once.Do(setup)

本文来自:开源中国博客

感谢作者:雨泽_晟睿

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