Go并发介绍及其使用

1. goroutine

Go语言通过go关键字来启动一个goroutine。注意：go关键字后面必须跟一个函数，不能是语句或者其他东西，函数的返回值被忽略。

goroutine有如下特性：

• go的执行是非阻塞的，不会等待。
• go后面的函数的返回值会被忽略。
• 调度器不能保证多个goroutine的执行次序。
• 没有父子goroutine的概念，所有的goroutine是平等地被调度和执行的。
• GO程序在执行时会单独为main函数创建一个goroutine，遇到其他go关键字时再去创建其他的goroutine。
• GO没有暴露goroutine id给用户，所以不能在一个goroutine里面显式地操作另一个goroutine，不过runtime包提供了一些函数访问和设置goroutine的相关信息。

2. chan 通道

goroutine是Go语言里面的并发执行体，chan是goroutine之间通信和同步的重要组件。

2.1 chan类型

//创建一个无缓冲通道，通道存放元素为datatype
make(chan datatype)//创建一个有10个缓冲的通道，通道存放元素的类型为datatype
make(chan datatype, 10)

操作不同状态的chan会引发三种行为：

panic

• 向已经关闭的通道写数据会导致panic
• 重复关闭的通道会导致panic

阻塞

• 向未初始化的通道写数据或读数据会导致当前goroutine的永久阻塞
• 向缓冲区已满的通道写入数据会导致goroutine阻塞
• 通道中没有数据，读取该通道会导致goroutine阻塞

非阻塞

• 读取已经关闭的通道不会引发阻塞，而是立即返回通道元素类型的零值，可以使用comma, ok语法判断通道是否已经关闭。
• 向有缓冲且没有满的通道读/写不会引发阻塞。

3. select

select是类UNIX系统提供的一个多路复用系统API，Go语言借用多路复用的概念，提供了select关键字，用于多路监听多个通道。当监听的通道没有状态是可读或可写的，select是阻塞的；只要监听的通道中有一个状态是可读或者可写的，则select就不会阻塞，而是进入处理就绪通道的分支流程。如果监听的通道有多个可读或可写的状态，则select随机选取一个处理。

4. Sync - 处理同步请求

当多个 goroutine 同时进行处理的时候，就会遇到比如同时抢占一个资源，某个 goroutine 等待另一个 goroutine 处理完某一个步骤之后才能继续的需求。 在 golang 的官方文档上，作者明确指出，golang 并不希望依靠共享内存的方式进行进程的协同操作。而是希望通过管道 channel 的方式进行。 当然，golang 也提供了共享内存，锁，等机制进行协同操作的包。sync 包就是为了这个目的而出现的。

4.1 锁

sync 包中定义了 Locker 结构来代表锁。

type Locker interface {Lock()Unlock()
}

并且创造了两个结构来实现 Locker 接口：Mutex 和 RWMutex。

4.1.1 Mutex 互斥锁

Mutex 就是互斥锁，互斥锁代表着当数据被加锁了之后，除了加锁的程序，其他程序不能对数据进行读操作和写操作。 这个当然能解决并发程序对资源的操作。但是，效率上是个问题。当加锁后，其他程序要读取操作数据，就只能进行等待了。

4.1.2 RWMutex 读写锁

读写锁分为读锁和写锁，读数据的时候上读锁，写数据的时候上写锁。有写锁的时候，数据不可读不可写。有读锁的时候，数据可读，不可写。读写锁可以看下面的例子：

package mainimport ("sync""time"
)var m *sync.RWMutex
var val = 0func main() {m = new(sync.RWMutex)go read(1)go write(2)go read(3)time.Sleep(5 * time.Second)
}func read(i int) {m.RLock()time.Sleep(1 * time.Second)println("val: ", val)time.Sleep(1 * time.Second)m.RUnlock()
}func write(i int) {m.Lock()val = 10time.Sleep(1 * time.Second)m.Unlock()
}返回：
val:  0
val:  10

但是如果我们把 read 中的 RLock 和 RUnlock 两个函数给注释了，就返回了 :

val:  10
val:  10

这个就是由于读的时候没有加读锁，在准备读取 val 的时候，val 被 write 函数进行修改了。

4.2 Once

有的时候，我们多个 goroutine 都要过一个操作，但是这个操作我只希望被执行一次，这个时候 Once 就上场了。比如下面的例子 :

package mainimport ("fmt""sync""time"
)func main() {var once sync.OnceonceBody := func() {fmt.Println("Only once")}for i := 0; i < 10; i++ {go func() {once.Do(onceBody)}()}time.Sleep(3e9)
}

只会打出一次 "Only once"。

4.3 WaitGroup 和 Cond

一个 goroutine 需要等待一批 goroutine 执行完毕以后才继续执行，那么这种多线程等待的问题就可以使用 WaitGroup 了。

package mainimport ("fmt""sync"
)func main() {wp := new(sync.WaitGroup)wp.Add(10);for i := 0; i < 10; i++ {go func() {fmt.Println("done ", i)wp.Done()}()}wp.Wait()fmt.Println("wait end")
}

还有个 sync.Cond 是用来控制某个条件下，goroutine 进入等待时期，等待信号到来，然后重新启动。比如：

package mainimport ("fmt""sync""time"
)func main() {locker := new(sync.Mutex)cond := sync.NewCond(locker)done := falsecond.L.Lock()go func() {time.Sleep(2e9)done = truecond.Signal()}()if (!done) {cond.Wait()}fmt.Println("now done is ", done);
}

这里当主 goroutine 进入 cond.Wait 的时候，就会进入等待，当从 goroutine 发出信号之后，主 goroutine 才会继续往下面走。

sync.Cond 还有一个 BroadCast 方法，用来通知唤醒所有等待的 gouroutine。

package mainimport ("fmt""sync""time"
)var locker = new(sync.Mutex)
var cond = sync.NewCond(locker)func test(x int) {cond.L.Lock() // 获取锁cond.Wait()   // 等待通知  暂时阻塞fmt.Println(x)time.Sleep(time.Second * 1)cond.L.Unlock() // 释放锁，不释放的话将只会有一次输出
}
func main() {for i := 0; i < 40; i++ {go test(i)}fmt.Println("start all")cond.Broadcast() //  下发广播给所有等待的 goroutinetime.Sleep(time.Second * 60)
}

主 gouroutine 开启后，可以创建多个从 gouroutine，从 gouroutine 获取锁后，进入 cond.Wait 状态，当主 gouroutine 执行完任务后，通过 BroadCast 广播信号。 处于 cond.Wait 状态的所有 gouroutine 收到信号后将全部被唤醒并往下执行。需要注意的是，从 gouroutine 执行完任务后，需要通过 cond.L.Unlock 释放锁， 否则其它被唤醒的 gouroutine 将没法继续执行。 通过查看 cond.Wait 的源码就明白为什么需要需要释放锁了

func (c *Cond) Wait() {c.checker.check()if raceenabled {raceDisable()}atomic.AddUint32(&c.waiters, 1)if raceenabled {raceEnable()}c.L.Unlock()runtime_Syncsemacquire(&c.sema)c.L.Lock()
}

Cond.Wait 会自动释放锁等待信号的到来，当信号到来后，第一个获取到信号的 Wait 将继续往下执行并从新上锁，如果不释放锁， 其它收到信号的 gouroutine 将阻塞无法继续执行。 由于各个 Wait 收到信号的时间是不确定的，因此每次的输出顺序也都是随机的。

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参考：go 语言通道（ chan ）详解（ 二 ）