Golang超全面讲解并发

goroutine 不是os线程、不是绿色线程(由语言运行时管理的线程),是协程。协程是一种非抢占式的简单并发子goroutine(函数、闭包或方法),也就是说,它们不能被中断。取而代之的是,协程有多个点,允许暂停或重新进入 —Go语言并发之道

1. goroutine

1.1 定义

func main() { for i := 0; i <10; i++ { //开启并发打印 go func(i int) { fmt.Printf("hello goroutine : %d \n", i) }(i) } time.Sleep(time.Millisecond) } 

go语言是采用一种叫 协程(Coroutine)

轻量级 “线程”

非抢占式 多任务处理,由协程主动交出CPU控制权

  • 线程是由CPU来决定是否移交控制权,做到一半可能线程就会进行切换
  • 协程则是由内部进行决定是否要移交CPU的控制权

编译器/解释器/虚拟机层面的多任务

多个协程可以在一个或者多个线程上运行 (由调度器来决定)

以下例子,通过 runtime.Gosched() 可以手动交出控制权,如果不交出控制权;还有如果在 gorotine 里面使用外部函数,如果不传入的话,就是一个闭包的变量,会导致数据冲突,就是通过不同的协程写入数据。检查数据是否有冲突可以通过以下语句进行检测

go run -race

func main() { var a [10]int for i := 0; i <10; i++ { //如果这里不将i传入参数直接引用外部的参数会出现:数据冲突(race condition) go func(i int) { // 打印语句会进行协程的调度,会交出控制权:fmt.Printf("hello goroutine : %d \n", i) a[i]++ //通过 Gosched() 可以手动交出协程的控制权;如果不写这个语句协程就不会交出控制权进行调度执行,就会一直卡死在这里 runtime.Gosched() }(i) } time.Sleep(time.Millisecond) fmt.Println(a) } 

普通函数:在一个线程里面执行,调用完后释放资源,单向调用

协程:双向流通

但go的程序启动时,一个线程里面可能有多个 goroutine 执行,具体在哪个线程执行,由调度器决定;传统意义上的 routine 需要显示的写出释放控制权,而 goroutine 不需要写出来,调度器会进行切换

1.2 goroutine切换点

只是参考,不能保证肯定会切换

  • I/O, select:打印数据的时候
  • channel
  • 等待锁
  • 函数调用(有时)
  • runtime.Gosched()

2. channel

协程与协程之间的双向通信

2.1 语法

func chanDemo() { //var c chan int //为 nil 的chan不能使用 c := make(chan int) go func() { for  { n := <- c fmt.Println(n) } }() c <- 1 //向 c 里面发送数据(在发送时需要 goroutine 来进行接收,否则就会死锁) c <- 2 } 

2.2 channel作为参数

func worker(i int, c chan int) { for  { fmt.Printf("Worker :%d, accpet: %c \n", i, <-c) } } func chanDemo() { var channels [10]chan int for i := 0; i <10; i++ { channels[i] = make(chan int) go worker(i, channels[i]) } for i := 0; i <10; i++ { channels[i] <- 'a' + i } for i := 0; i <10; i++ { channels[i] <- 'A' + i } }

2.3 channel作为返回值

返回值定义:chan<- int :代表只能发数据; <-chan int:代表只能收数据

// chan<- int :代表只能发数据; <-chan int:代表只能收数据 func worker(i int) chan int { c := make(chan int) go func() { for  { fmt.Printf("Worker :%d, accpet: %c \n", i, <-c) } }() return c } func chanDemo() { var channels [10]chan int for i := 0; i <10; i++ { channels[i] = worker(i) } for i := 0; i <10; i++ { channels[i] <- 'a' + i } for i := 0; i <10; i++ { channels[i] <- 'A' + i } }

创建时可以指定 channel 的大小,make(chan int, 3) 如果数据超过3个就会死锁,对提升性能有好处。

2.4 chan关闭

如果不 close 那么会一直接收下去,可以是否 if、range 进行判断是否 close

不要通过共享内存来进行通信,要通过通信来共享内存

func chanClose() { //创建一个缓冲区 c := make(chan int, 3) c <- 1 c <- 2 c <- 3 //方法一: go func() { for  { //如果没有接收到数据就直接返回 if i, ok := <-c; !ok { fmt.Println(" close channel.....") break } else { //死循环读取,如果外部 chan 已经关闭了,这里会一直接收具体数据的默认值 fmt.Printf("%d\n", i) } } }() //方法二: go func() { for n := range c { //如果没有接收到数据就直接返回 fmt.Printf("%d\n", n) } }() //close关闭 channel close(c) } 

2.5 等待goroutine

如何等待所有的 goroutine 执行完之后才退出程序?

方式一:

func ChanDemo() { workers := make([]worker, 10) for i, _ := range workers { workers[i] = createWorker(i) } for i, worker := range workers{ worker.in <- 'a' + i } for i, worker := range workers{ worker.in <- 'A' + i } //这种方式可以接收消费者传入的数据,如果消费者传入的数据是同步的话,这里也会出现死锁 for _, worker := range workers { <- worker.done <- worker.done } } //定义一个worker的结构用来存放 chan数据 type worker struct { done chan bool in chan int } func createWorker(id int) worker  { w := worker{ done: make(chan bool), in: make(chan int), } go doWorker(id, w.in, w.done) return w } func doWorker(id int, in chan int, done chan bool)  { for i := range in { fmt.Printf("Worker:%d, accept:%c \n", id, i) go func() { //异步发送,否则会出现死锁,因为发送会加锁 done <- true }() } }

方式二:

使用 sync.WaitGroup 等待所有的 gorounte 执行结束

//定义一个worker的结构用来存放 chan数据 type done2Worker struct { in chan int //使用指针传递 wg *sync.WaitGroup } func create2Worker(id int, group *sync.WaitGroup) done2Worker  { w := done2Worker{ wg: group, in: make(chan int), } go do2Worker(id, w) return w } func do2Worker(id int, worker2 done2Worker)  { for i := range worker2.in { fmt.Printf("Worker:%d, accept:%c \n", id, i) //执行完成 worker2.wg.Done() } } func Chan2Demo() { var wg sync.WaitGroup workers := make([]done2Worker, 10) for i, _ := range workers { workers[i] = create2Worker(i, &wg) } wg.Add(20) for i, worker := range workers { worker.in <- 'a' + i } for i, worker := range workers { worker.in <- 'A' + i } wg.Wait() }

3. select

select 可以对 channel 进行非阻塞式调用,谁先来执行谁,在 select 中也可以使用 nil 进行调度

func generator() chan int { out := make(chan int) go func() { i := 0 for { //休眠随机数 time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(1500)) * time.Millisecond) out <- i i++ } }() return out } func main() { //非阻塞式获取数据,谁先出数据就执行哪一段逻辑 var c1, c2 = generator(), generator() // 10秒钟后发送一次数据 after := time.After(time.Second * 10) //每秒钟都会写一次数据 tick := time.Tick(time.Second) //死循环获取channel中的数据 for  { select { //会通过select关键字进行调用,谁先来数据,就执行谁 case n := <-c1: fmt.Println("Received from c1:", n) case n := <-c2: fmt.Println("Received from c2:", n) case <-after: fmt.Println("ten second after......") case <-tick: fmt.Println("tick task exec .....") default: fmt.Println("No value received") } } } 

4. 传统同步机制

CSP : 模型下面尽量少用传统的同步方式,传统的方式使用共享变量进行使用

  • WaitGroup
  • Mutex
type atomicInt struct { a int //定义互斥量进行同步 lock sync.Mutex } func (a *atomicInt) add()  { a.lock.Lock() defer a.lock.Unlock() a.a++ } func main() { a := atomicInt{ a: 0, } a.add() go a.add() time.Sleep(time.Millisecond) fmt.Println("value : ", a.a) } 

Cond

5. 并发模式

5.1 生成器

//传入多个chan,返回一个只能输出的chan func fanIn(chs...chan string) <-chan string { //创建管道 c := make(chan string) //这里循环读取 chs 管道传入的数据 for _ , ch := range chs { go func(in chan string) { for  { //循环从chCopy里面读取数据后传入到返回出去的chan //这里不能直接使用 ch ,因为该变量是一个闭包,后续遍历的管道会将其覆盖 c <- <-in } }(ch) } return c } //创建一个channel,循环的发送数据 func msgGen(serviceName string) chan string { ch := make(chan string) go func() { for  { ch<- fmt.Sprintf("hello:%s", serviceName) } }() return ch } func main() { s1 := msgGen("service1") s2 := msgGen("service2") s3 := msgGen("service3") //可以拿到返回出来的 channel 跟服务继续做交互 m := fanIn(s1, s2, s3) for  { fmt.Println(<-m) } }

5.2 定义接口

// ChannelCreateFunc 创建接口,需要传入管道,以及参数 type ChannelCreateFunc interface { // Create 创建函数传入一个任何类型的管道,后面参数选择性传入 Create(ch <-chan any, V...any) (any, bool) } func Creator(c ChannelCreateFunc, ch <-chan any) { if r, ok := c.Create(ch, time.Duration(time.Second)); ok { fmt.Println(r) } else { fmt.Println("未接收到数据") } } func main() { s1 := msgGen("service1") m := fanIn(s1) Creator(timeout.TimeoutCreator{}, m) Creator(noblock.NotBlockCreator{}, m) } 

5.3 非阻塞管道

新建 noblock.go,定义下面这样的格式

type NotBlockCreator struct { } func (n NotBlockCreator) Create(ch <-chan any, V...any) (any, bool) { select { case m := <-ch: return m, true default: return "", false } } 

5.4 超时管道

新建 timeout.go

type TimeoutCreator struct { } func (t TimeoutCreator) Create(ch <-chan any, V...any) (any, bool) { size := len(V) if size == 1 { var timeoutValue = V[0] switch v := timeoutValue.(type) { case time.Duration: for  { select { case m := <-ch: return m, true case <-time.After(v): fmt.Println("数据超时接收,直接返回false") return "", false } } } } return "", false } 

6. 广度优先算法(迷宫)

每次探索都是一层一层的向外进行探索,如果起始为0,那么先将周边的 1 进行探索完毕,探索1时会将1的点位先存入到队列中,等后续所有的1都探索完成之后,再取出1的点位进行1周边的探索

通过上面的这种点位算法,就可以将迷宫的路画出来

6.1 代码实现

创建文本,这里需要注意,idea创建文件分隔符编码需要设置以下,否则后续读取文件时会有问题

6 5
0 1 0 0 0
0 0 0 1 0
0 1 0 1 0
1 1 1 0 0
0 1 0 0 1
0 1 0 0 0

读取文件成二维数组

// Fscanf函数在读取文件时,遇到\r为默认替换为0,读取\n结束,如果编码不对,这里读取就会出问题 func readMaze(path string) [][]int { file, err := os.Open(path) if err != nil { panic(err) } var row, col int //这里需要取地址,函数里面会更改row和col的值 fmt.Fscanf(file, "%d %d", &row, &col) fmt.Printf("%d\t%d\n", row, col) //创建一个二位数组,一共有多少行 maze := make([][]int, row) for i := range maze { //创建列 maze[i] = make([]int, col) for j := range maze[i] { fmt.Fscanf(file, "%d", &maze[i][j]) } } return maze } func main() { //读取迷宫文件 maze := readMaze("maze/maze.in") for _, row := range maze { for _, col := range row { fmt.Printf("%d\t", col) } fmt.Println() } } 
//点位的结构体 type point struct { i, j int } //定义需要探索的方向 var dirs = [4]point { //当前位置-1,就是向上 {-1, 0}, //左边的点位 {0, -1}, //向下的点位 {1, 0}, //向右的点位 {0, 1}, } //将两个点位相加,就可以获取到下一个点位 func (p point) add(r point) point { return point{p.i + r.i, p.j + r.j} } func (p point) at(grid [][]int) (int, bool) { //首先判断点位是否越界了,例如传入的点位 (-1,0)或者(1, -1) if p.i <0 || p.i>= len(grid) { return 0, false } //判断j列是否越界了 if p.j <0 || p.j>= len(grid[p.i]) { return 0, false } //返回数据 return grid[p.i][p.j], true } // walk 传入迷宫,指定迷宫开始的点位,以及出口的点位 func walk(maze [][]int, start, end point) [][]int  { //创建走过的步 steps := make([][]int, len(maze)) for i := range steps { steps[i] = make([]int, len(maze[i])) } //创建需要探索的队列,初始的点位(0,0) Q := []point{start} for len(Q) > 0 { cur := Q[0] //截取出队列中的头部 Q = Q[1:] //判断如果点位等于出口的点位,那么直接退出 if cur == end { break } //dirs为点位周边的四个方向,我这里采用的是 上、左、下、右 的方向进行探索 for _, dir := range dirs { //将当前点位跟四个方向相加,例如 (0,0) 向上的方向就是(-1,0),将i的值进行减1 next := cur.add(dir) //判断向上的点位不能超出迷宫的界限,并且返回在迷宫中的值,因为如果返回的值为1,就证明是墙 val, ok := next.at(maze) if !ok || val == 1 { continue } //不等0就证明是墙 val, ok = next.at(steps) if !ok || val != 0 { continue } //如果是起点,就跳过 if next == start { continue } //获取到当前步数的值 curSteps, _ := cur.at(steps) //将走过的点位追加到切片中 steps[next.i][next.j] = curSteps + 1 //继续将下一个点位添加到需要探索的队列当中 Q = append(Q, next) } } return steps }

到此这篇关于Golang超全面讲解并发的文章就介绍到这了,更多相关Golang并发内容请搜索0133技术站以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持0133技术站!

以上就是Golang超全面讲解并发的详细内容,更多请关注0133技术站其它相关文章!

赞(0) 打赏
未经允许不得转载:0133技术站首页 » 其他教程