Go 并发基础

协程（Goroutine）



我们知道 Go 中，存在一个 defer 关键字用于修饰一个函数或者方法，使得该函数或者方法在返回前才会执行，也就说被延迟执行，但又一定会执行。但其实 Go 中也存在类似的异步，或者说多线程的概念，但在 Go 中不叫作线程，而是叫协程。



协程相对于线程来说，是一个非常轻量级的东西，它在一个程序中，可以启动很多个。协程也称为 goroutine。goroutine 被 Go runtime 所调度，这一点和线程不一样。也就是说，Go 语言的并发是由 Go 自己所调度的，自己决定同时执行多少个 goroutine，什么时候执行哪几个。这些对于我们开发者来说很透明，只需要在编码的时候告诉 Go 语言要启动几个 goroutine，至于如何调度执行，我们不用关心。



启动一个 goroutine 简单，Go 语言为我们提供了 go 关键字，相比其他编程语言简化了很多，如代码:



func main() {

   go fmt.Println("码疯窝在香嗝喱辣")

   fmt.Println("I am main goroutine")

   time.Sleep(time.Second)

}



这样就启动了一个 goroutine，用来调用 fmt.Println 函数，打印"码疯窝在香嗝喱辣"，所以这段代码里，其实有两个 goroutine，一个是 main 函数启动的 main goroutine，一个是通过 go 关键字启动的 goroutine。



也就是说，启动一个协程的关键字 go 即可，语法:



go function()

go 函数执行体



go 关键字后跟一个方法或者函数的调用，就可以启动一个 goroutine，让方法在这个新启动的 goroutine 中运行。运行以上示例，可以看到如下输出：



I am main goroutine

#待一秒的同时输出下面

码疯窝在香嗝喱辣



从输出结果也可以看出，程序是并发的，go 关键字启动的 goroutine 并不阻塞 main goroutine 的执行，所以我们看到如上打印。



在 Go 中，既然有了协程，那么这些协程之间如何通信呢？Go 提供了一个 channel（通道） 来解决。



声明一个 channel



在 Go 语言中，声明一个 channel 非常简单，使用内置的 make 函数即可，如下:



ch:=make(chan string)



其中 chan 是一个关键字，表示是 channel 类型。后面的 string 表示 channel 里的数据是 string 类型。通过 channel 的声明也可以看到，chan 是一个集合类型。



定义好 chan 后就可以使用了，一个 chan 的操作只有两种：发送和接收:



• 发送：向 chan 发送值，把值放在 chan 中，操作符为 chan <-



• 接收：获取 chan 中的值，操作符为 <- chan



示例:



package main

import "fmt"

func main() {

	ch := make(chan string)

	go func() {

		fmt.Println("码疯窝在香嗝喱辣")

		ch <- "发送数据者：码疯窝在香嗝喱辣"

	}()

	fmt.Println("I am main goroutine")

	v := <- ch

	fmt.Println("接收到的chan中的值为：",v)

}



<br>



我们先来执行看看打印结果:



I am main goroutine

码疯窝在香嗝喱辣

接收到的chan中的值为：送数据者：码疯窝在香嗝喱辣



从运行结果可以看出：达到了使用 time.Sleep 函数的效果。



相信应该明白为什么程序不会在新的 goroutine 完成之前退出了，因为通过 make 创建的 chan 中没有值，而 main goroutine 又想从 chan 中获取值，获取不到就一直等待，等到另一个 goroutine 向 chan 发送值为止。



无缓冲 channel



上面的示例中，使用 make 创建的 chan 就是一个无缓冲 channel，它的容量是 0，不能存储任何数据。所以无缓冲 channel 只起到传输数据的作用，数据并不会在 channel 中做任何停留。这也意味着，无缓冲 channel 的发送和接收操作是同时进行的，它也被称为同步 channel。



有缓冲 channel



有缓冲 channel 类似一个可阻塞的队列，内部的元素先进先出。通过 make 函数的第二个参数可以指定 channel 容量的大小，进而创建一个有缓冲 channel，如:



cacheCh := make(chan int,5)



定义了一个容量为 5 的元素为 int 类型的 chan。



一个有缓冲 channel 具备以下特点：



• 有缓冲 channel 的内部有一个缓冲队列



• 发送操作是向队列的尾部插入元素，如果队列已满，则阻塞等待，直到另一个 goroutine 执行，接收操作释放队列的空间



• 接收操作是从队列的头部获取元素并把它从队列中删除，如果队列为空，则阻塞等待，直到另一个 goroutine 执行，发送操作插入新的元素



cache := make(chan int,5)

cache <- 2

cache <- 3

fmt.Println("容量:",cap(cache),",元素个数：",len(cache))



无缓冲 channel 其实就是一个容量大小为 0 的 channel。比如 make(chan int,0)



<br>



关闭 channel



通过内置函数 close 即可关闭 channel。如果一个 channel 被关闭了，就不能向里面发送数据了，如果发送的话，会引起 painc 异常。但是还可以接收 channel 里的数据，如果 channel 里没有数据的话，接收的数据是元素类型的零值。



单向 channel



所谓单向，即可要不发送，要么只能接收。所以单向 channel 的声明也很简单，只需要在声明的时候带上 <- 操作符即可，如下:



send := make(chan <- int)
receive := make(<- chan int)



结束福利

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关于作者

  笔名：Damon，技术爱好者，长期从事 Java 开发、Spring Cloud 的微服务架构设计，以及结合 docker、k8s 做微服务容器化，自动化部署等一站式项目部署、落地。Go 语言学习，k8s 研究，边缘计算框架 KubeEdge 等。公众号 程序猿Damon 发起人。个人微信 MrNull008，个人网站：Damon | Micro-Service | Containerization | DevOps，欢迎來撩。

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