Go 语言编程 — 并发

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goroutine

Golang 原生支持并发,体现在 Golang 提供了 go 关键字。

格式:

go 函数名(形参列表)

go 语句会直接开启一个新的运行期线程,即:goroutine。以一个不同的、新创建的 goroutine 来执行一个函数。goroutine 的本质是一个轻量级线程,goroutine 的调度由 Golang 运行时进行管理, 同一个程序中的所有 goroutine 共享同一个地址空间。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func say(s string) {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        time.Sleep(100 * time.Millisecond)
        fmt.Println(s)
    }
}

func main() {
    go say("world")
    say("hello")
}

channel

channel(通道)是用来传递数据的一个数据结构。

通道可用于两个 goroutine 之间通过传递一个指定类型的数值,以此来同步运行及通讯。操作符 <- 用于指定通道的方向,根据位置的不同表示发送或接收。如果未指定方向,则为双向通道。

ch <- v    // 把 v 发送到通道 ch
v := <-ch  // 从 ch 接收数据并把值赋给 v

使用 chan 关键字来定义一个通道变量:

ch := make(chan int)

需要注意的是,默认情况下,通道是不自带缓冲区的。发送端发送数据,就必须同时存在接收端接收相应的数据。

以下示例通过两个 goroutine 来计算数字之和,在 goroutine 完成计算后,它会计算两个结果的和:

package main

import "fmt"

func sum(s []int, c chan int) {
    sum := 0
    for _, v := range s {
        sum += v
    }
    c<- sum    // 把 sum 发送到通道 c
}

func main() {
    s := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0}

    c := make(chan int)
    
    go sum(s[:(len(s) / 2)], c)
    go sum(s[(len(s) / 2):], c)
    x, y := <-c, <-c    // 从通道 c 中接收
    
    fmt.Println(x, y, x+y)
}

通道缓冲区

通道可以显式设置缓冲区,通过 make 的第二个参数指定缓冲区大小:

ch := make(chan int, 100)

带缓冲区的通道允许发送端的数据发送,和接收端的数据接收处于异步状态,就是说发送端发送的数据可以放在缓冲区里面,然后等待接收端去获取数据,而不是要求接收端立刻去获取数据。

需要注意的是,缓冲区的大小是有限的,所以还是必须要有接收端来接收数据,否则缓冲区一满,数据发送端就无法再发送数据了。

如果通道不带缓冲区,发送端会阻塞直到接收端从通道中接收了值。如果通道带缓冲,发送端则会阻塞直到发送的值被拷贝到缓冲区内;如果缓冲区已满,则意味着需要等待直到某个接收端获取到一个值。接收端在有值可以接收之前会一直阻塞。

package main

import "fmt"

func main() {
    // 这里我们定义了一个可以存储整数类型的带缓冲通道,缓冲区大小为 2。
    ch := make(chan int, 2)

    // 因为 ch 是带缓冲的通道,我们可以同时发送两个数据,而不用立刻需要去同步读取数据。
    ch <- 1
    ch <- 2

    // 获取这两个数据
    fmt.Println(<-ch)
    fmt.Println(<-ch)
}

遍历通道与关闭通道

通过 range 关键字还可以用于遍历通道数据类型变量,实现遍历读取到的数据。如果通道接收不到数据,ok 变量则为 false,这时通道就可以使用 close() 函数来关闭一个通道。

package main

import "fmt"

func fibonacci(n int, c chan int) {
    x, y := 0, 1
    for i := 0; i < n; i++ {
        c <- x
        x, y = y, x + y
    }
    close(c)
}

func main() {
    c := make(chan int, 10)
    go fibonacci(cap(c), c)

    /**
     * range 函数遍历每个从通道接收到的数据,
     * 因为 c 在发送完 10 个数据之后就关闭了通道,
     * 所以这里我们 range 函数在接收到 10 个数据之后就结束了。
     * 如果上面的 c 通道不关闭,那么 range 函数就不会结束,从而在接收第 11 个数据的时候就阻塞了。
     */
    for i := range c {
        fmt.Println(i)
    }
}
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