使用 Golang Goroutines 并发编程

大家好！在这篇文章中，我们将介绍如何在基于 Go 语言的项目中使用***goroutines***，以及如何提升项目运行时的性能。 ## 视频教程 https://youtu.be/ARHXmR0_MGY ## 简介 如今，Go 是一种性能优良的程序设计语言，它拥有大量优秀的特性用于支持构建高性能的应用程序。它通过特有的***goroutines***和***channels***，重新定义了什么是构建高并发的项目。 使用***goroutines***可以快速地将串行的程序重构为并发程序，而不需要关心创建线程或线程池这种问题。但是，和所有的并发编程一样，这引入了一些危险，你必须在所有函数调用前敲***go***关键字时要考虑到。 ## 什么是 Goroutines ？ 首先，什么是 Goroutines ？***Goroutines***是一种由 Go 运行时系统管理的“极轻量级线程”。使用 Goroutines 可以创建异步并行的项目，执行这些并行任务要比执行对应的串行任务快很多。 > Goroutines 通常在初始化时仅需要分配 2KB 的栈空间，而线程通常需要占用 1MB。因此，Goroutines 远比线程要更轻量级。 Goroutines 通常被极少量的 OS 线程所复用，这意味着并发的 Go 项目与其他语言如 Java 等提供相同水平的性能时，需要更少的资源。创建一千个 Goroutines 通常至多需要一到两个 OS 线程；而在 Java 中，则需要创建一千个完成的线程，每个线程占用至少 1MB 的堆空间。 通过将成百上千个 Goroutines 映射到单个线程上，我们不必担心在应用程序中创建和销毁线程带来的性能上的影响。而创建或销毁 Goroutines 的开销极小，得益于它们轻量，以及 Go 处理这个过程的方式很高效。 ## 一个简单的串行程序 在这个演示项目中，我们创建了一个方法，它接收一个 int 类型的参数 value，并在控制台中从 0 到 value 依次打印数字。此外，还加入一个 sleep 方法，以使在打印下一个数字前等待一秒钟： ```go package main import ( "fmt" "time" ) // a very simple function that we'll // make asynchronous later on func compute(value int) { for i := 0; i < value; i++ { time.Sleep(time.Second) fmt.Println(i) } } func main() { fmt.Println("Goroutine Tutorial") // sequential execution of our compute function compute(10) compute(10) // we scan fmt for input and print that to our console var input string fmt.Scanln(&input) } ``` 如果执行上面的代码，你会发现它从 0 到 9 每行依次打印一个数字，并且打印了两次。这个串行程序的总执行时间超过 20 秒。第 28 行添加 fmt.Scanln() 是为了在主函数不会在 Goroutines 执行之前结束。 ## 改写为异步程序 如果我们不必关心程序中打印 0 到 n 的顺序，那么我们可以通过使用 Goroutines 加快这个程序，使其成为一个异步程序。 ```go package main import ( "fmt" "time" ) // notice we've not changed anything in this function // when compared to our previous sequential program func compute(value int) { for i := 0; i < value; i++ { time.Sleep(time.Second) fmt.Println(i) } } func main() { fmt.Println("Goroutine Tutorial") // notice how we've added the 'go' keyword // in front of both our compute function calls Go compute(10) Go compute(10) } ``` 我们只需要在串行程序的函数调用前添加***go***关键字即可得到异步程序。在这里，我们创建了两个独立且并行执行的 Goroutines 。 但是，当你尝试运行这个程序时会发现，它在完整打印出我们预期的输出前就结束了。 为什么？ 这是因为在异步函数执行完成之前，主函数执行完成了，因此所有未完成的 Goroutines 都会立即终止。 为了解决这个问题，我们可以加入一行 fmt.Scanln() ，这样程序就会在杀死 Goroutines 前，等待键盘输入： ```go package main import ( "fmt" "time" ) // notice we've not changed anything in this function // when compared to our previous sequential program func compute(value int) { for i := 0; i < value; i++ { time.Sleep(time.Second) fmt.Println(i) } } func main() { fmt.Println("Goroutine Tutorial") // notice how we've added the 'go' keyword // in front of both our compute function calls Go compute(10) Go compute(10) var input string fmt.Scanln(&input) } ``` 在终端中执行这个程序，可以看到控制台中打印了 0,0,1,1,2,2... 直到 ..9,9。如果对这个程序的执行计时会发现，接近 10 秒的时间就执行完了。 ## 匿名 Goroutine 函数 在之前的例子中，我们关注如何通过**go**关键字创建一个命名的并发函数。同样，我们可以通过**go**关键字构建匿名并发函数： ```go package main import "fmt" func main() { // we make our anonymous function concurrent using `go` Go func() { fmt.Println("Executing my Concurrent anonymouse function") }() fmt.Scanln() } ``` ## 结论 在这篇文章中，我们学习了如何使用 Go 开发并发应用程序。我们研究了什么是 Goroutines, 以及如何使用它们加速系统的各个部分并创建性能良好的应用程序。 希望这篇文章对你有用，欢迎在下方评论！ ## 延伸阅读 - [Go sync.WaitGroup Tutorial](https://tutorialedge.net/golang/go-waitgroup-tutorial/) - [Go Mutex Tutorial](https://tutorialedge.net/golang/go-mutex-tutorial/) - [Go Channels Tutorial](https://tutorialedge.net/golang/go-channels-tutorial/)