golang 并发

Golang 并发

1. 并行 指的是在同一时刻 有多条指令在多个CPU处理器上同时执行 2个任务2个窗口需要硬件支持
2. 并发是指在同一时刻 只能有一条指令 单多个进程指令快速轮换执行 2个队伍1个窗口 要求提升软件能力

Golang 并发优势

• go 从底层就支持并发
• 简化了并发程序的编写方法

Goroutine 是什么

• 它是go 并发设计的核心
• goroutine就是协程，它比线程更小，十几个goroutine 在底层可能就是五六个线程
• go 语言内部实现了goroutine的内存共享，执行goroutine只需极少的栈内存(大概4-5KB)

创建goroutine

• 只需要在语句前添加go 关键字即可

    package main

    import (
    "fmt"
    "time"
    )

    //测试协程
    //循环打印内容
    func newTask() {
    i := 0
    for {
    i++
    fmt.Printf("new goroutine\:i=%d\n", i)
    time.Sleep(1 \* time.Second)
    }
    }

    //main()相当于是主协程
    func main() {
    //启动子协程
    go newTask()
    i := 0
    for {
    i++
    fmt.Printf("main goroutine\:i=%d\n", i)
    time.Sleep(1 \* time.Second)
    }
    }

• 开发人员无需了解任何执行细节，调度器会自动将其安排到合适的系统线程上运行
• 如果主协程推出，所有子进程协程都会退出

    package main
    import (
    "fmt"
    "time"
    )
    //main()相当于是主协程
    func main() {
    //匿名子协程
    go func() {
      i := 0
      for {
        i++
        fmt.Println("子协程 i=", i)
        time.Sleep(1 \* time.Second)
      }
    }()
    i := 0
    for {
      i++
      fmt.Println("主协程 i=", i)
      time.Sleep(1 \* time.Second)
      //主协程第二次后退出
      if i == 2 {
        break
      }
    }
    }

• 程序没任何输出，也不报错

    package main

    import (
    "fmt"
    "time"
    )

    //main()相当于是主协程
    func main() {
    //匿名子协程
    go func() {
    i := 0
    for {
    i++
    fmt.Println("子协程 i=", i)
    time.Sleep(1 \* time.Second)
    }
    }()
    }

runtime 包

• runtime.Gosched(): 用于让出CPU时间片，调度器重新安排任务调度，还是有几率分配到它的

    package main

    import (
    "fmt"
    "runtime"
    )

    func main() {
    //匿名子协程
    go func(s string) {
    for i := 0; i < 2; i++ {
    fmt.Println(s)
    }
    }("world")
    //主协程
    for i := 0; i < 2; i++ {
    runtime.Gosched()
    fmt.Println("hello")
    }
    }

• runtime.Goexit() 立即终止当前协程

    package main

    import (
    "fmt"
    "time"
    "runtime"
    )

    func main() {
    //匿名子协程
    go func() {
    defer fmt.Println("A.defer")
    //匿名函数
    func() {
    defer fmt.Println("B.defer")
    //此时只有defer执行
    runtime.Goexit()
    fmt.Println("B")
    }()
    fmt.Println("A")
    }()
    for {
    time.Sleep(time.Second)
    }
    }

• runtime.GOMAXPROCS(): 设置并行计算的CPU核数，返回之前的值

    package main

    import (
    "runtime"
    "fmt"
    )

    func main() {
    n := runtime.GOMAXPROCS(3)
    fmt.Println("n=%d\n",n)
    //循环执行2个
    for{
    go fmt.Print(0)
    fmt.Print(1)
    }
    }

channel

• goroutine运行在相同的地址空间,因此访问共享内存必须做好同步，处理好线程安全
• goroutine奉行通过通信来共享内存，而不是共享内存通信
• channel 是一个引用类型 用于多个goroutine 通讯 其内部实现了同步，确保并发安全

Channel 基本使用

• Channel 可以用内置make() 创建
• 定义一个channel 也需要定义发送到channel值类型
  make(chan 类型) // 无缓冲通道
  make(chan 类型, 容量) // 有缓冲通道
• 当capacity=0 时， channel 是无缓冲阻塞读写的，当capacity>0, channel 有缓冲，是非阻塞的，直到写满capacity个元素才阻塞写入
• channel 通过操作符<-来接受和发送数据，语法为:
  channel <- value //发送value到channel
  <-channel //接受通道数据，丢弃
  x := <-channel //取值并赋给x
  x, ok := <-channel //ok 是检查通道是否关闭或者是否为空
• channel 基本使用

    package main

    import "fmt"

    func main() {
    //创建存放int类型的通道
    c := make(chan int)
    //子协程
    go func() {
    defer fmt.Println("子协程结束")
    fmt.Println("子协程正在运行...")
    //将666发送到通道c
    c <- 666
    }()
    //若已取出数据，下面再取会报错
    //<-c
    //主协程取数据
    //从c中取数据
    num := <-c
    fmt.Println("num = ", num)
    fmt.Println("主协程结束")
    }

无缓冲的channel

• 无缓冲的通道是指在接收前没有能力保存任何值的通道
• 无缓冲通道，有可能阻塞
• 发送者-> (通道(有可能数据阻塞)) -> 接受者

package main

import (
   "fmt"
   "time"
)

func main() {
   //创建无缓冲通道
   c := make(chan int, 0)
   //长度和容量
   fmt.Printf("len(c)=%d, cap(c)=%d\n", len(c), cap(c))
   //子协程存数据
   go func() {
      defer fmt.Println("子协程结束")
      //向通道添加数据
      for i := 0; i < 3; i++ {
         c <- i
         fmt.Printf("子协程正在运行[%d]:len(c)=%d,cap(c)=%d\n", i, len(c), cap(c))
      }
   }()

   time.Sleep(2 * time.Second)
   //主协程取数据
   for i := 0; i < 3; i++ {
      num := <-c
      fmt.Println("num=", num)
   }
   fmt.Println("主协程结束")
}

有缓冲channel

• 有缓冲的通道是一种在被接受前能存储一个或着多个值的通道 发送者->（通道(数据),(数据)(...)）->接受者 在创建时修改容量即可

  //创建有缓存的通道
  c :=make(chan int, 3)

关闭close 通过内置close()关闭channel

    package main
      
      import "fmt"
      
      func main() {
         //创建通道
         c := make(chan int)
         //子协程存数据
         go func() {
            for i := 0; i < 5; i++ {
               c <- i
            }
            //子协程close
            close(c)
         }()
         //主协程取数据
         for {
            if data, ok := <-c; ok {
               fmt.Println(data)
            } else {
               break
            }
         }
         fmt.Println("Finshed")
      }
      
      
    # 可以遍历

    for data := range c{
      	fnt.Println(data)
      }

单方向channel

• 默认下 通道是双向的，也就是既可以往里面发送数据也可以接收数据

• go 可以定义单方向通道，也就是只发送数据或者只接收数据
  var ch1 chan int //正常的
  var ch2 chan <- float64 //单向的 只用于写float64的数据
  var ch3 <-chan int //单向的, 只用于读取int 数据

• 可以将channel 隐式转换为单向队列，只收或只发，不能讲单向channel 转为普通channel

//1. 将c准换为只写的通道
var send <- chan int =c

//2. 将c转为只读的通道
var recv <- chan int =c

//往send里面写数据
send < -1

//从recv读数据
<-recv

• 单方向的channel 场景 模拟生产者，消费者

    package main

    import "fmt"

    //生产者，只写
    func producter(out chan<- int) {
    //关闭资源
    defer close(out)
    for i := 0; i < 5; i++ {
    out <- i
    }
    }

    //消费者，只读
    func consumer(in <-chan int) {
    for num := range in {
    fmt.Println(num)
    }
    }

    func main() {
    //创建通道
    c := make(chan int)
    //生产者运行，向管道c存数据
    go producter(c)
    //消费者运行
    consumer(c)
    fmt.Println("done")
    }

定时器

• Timer 定时 时间到了响应一次

  package main
  
  import (
     "time"
     "fmt"
  )
  
  func main() {
     //1.基本使用
     //创建定时器
     //2秒后，定时器会将一个时间类型值，保存向自己的c
     //timer1 := time.NewTimer(2 * time.Second)
     ////打印当前时间
     //t1 := time.Now()
     //fmt.Printf("t1:%v\n", t1)
     ////从管道中取出C打印
     //t2 := <-timer1.C
     //fmt.Printf("t2:%v\n", t2)
  
     //2.Timer只响应一次
     //timer2 := time.NewTimer(time.Second)
     //for {
     // <-timer2.C
     // fmt.Println("时间到")
     //}
  
     //3.通过Timer实现延时的功能
     ////(1)睡眠
     //time.Sleep(2*time.Second)
     //fmt.Println("2秒时间到")
     ////(2)通过定时器
     //timer3 := time.NewTimer(2 * time.Second)
     //<-timer3.C
     //fmt.Println("2秒时间到")
     ////(3)After()
     //<-time.After(2 * time.Second)
     //fmt.Println("2秒时间到")
  
     //4.停止定时器
     //timer4 := time.NewTimer(3 * time.Second)
     ////子协程
     //go func() {
     // <-timer4.C
     // fmt.Println("定时器器时间到，可以打印了")
     //}()
     //stop := timer4.Stop()
     //if stop {
     // fmt.Println("timer4已关闭")
     //}
  
     //5.重置定时器
     timer5 := time.NewTimer(3 * time.Second)
     //定时器改为1秒
     timer5.Reset(1 * time.Second)
     fmt.Println(time.Now())
     fmt.Println(<-timer5.C)
  
     for {
     }
  }

*   响应多次
    package main

    import (
    "time"
    "fmt"
    )

    func main() {
    //创建定时器，间隔1秒
    ticker := time.NewTicker(time.Second)
    i := 0
    //子协程
    go func() {
    for {
    <-ticker.C
    fmt.Println(<-ticker.C)
    i++
    fmt.Println("i=", i)
    //停止定时器
    if i == 5 {
    ticker.Stop()
    }
    }
    }()

    //死循环
    for {

    }

select 用法

• go 语言提供了select 关键字，可以监听channel 上的数据流动
• 语法与switch 类似，区别时select 要求每个case 语句必须是一个IO操作

  select {
  case <-chan1:
     // 如果chan1成功读到数据，则进行该case处理语句
  case chan2 <- 1:
     // 如果成功向chan2写入数据，则进行该case处理语句
  default:
     // 如果上面都没有成功，则进入default处理流程
  }
  ```go
  package main
  
  import (
     "fmt"
  )
  
  func main() {
     //创建数据通道
     int_chan := make(chan int, 1)
     string_chan := make(chan string, 1)
     //创建2个子协程，写数据
     go func() {
        //time.Sleep(2 * time.Second)
        int_chan <- 1
     }()
     go func() {
        string_chan <- "hello"
     }()
     //如果都能匹配到，则随机选择一个去跑
     select {
     case value := <-int_chan:
        fmt.Println("intValue:", value)
     case value := <-string_chan:
        fmt.Println("strValue:", value)
     }
     fmt.Println("finish")
  }

协程同步锁

• go 中channel 实现了同步，确保并发安全，同时也提供了锁的操作方式
• go 中sync包提供了锁的相关支持
• Mutex 以加锁的方式解决并发安全问题

  package main
  
  import (
     "time"
     "fmt"
     "sync"
  )
  
  //账户
  type Account struct {
     money int
     flag sync.Mutex
  }
  
  //模拟银行检测
  func (a *Account)Check()  {
     time.Sleep(time.Second)
  }
  
  //设置账户余额
  func (a *Account)SetAccount(n int)  {
     a.money +=n
  }
  
  //查询账户余额
  func (a *Account)GetAccount() int{
     return a.money
  }
  
  //买东西1
  func (a *Account)Buy1(n int){
     a.flag.Lock()
     if a.money>n{
        //银行检测
        a.Check()
        a.money -=n
     }
     a.flag.Unlock()
  }
  
  //买东西2
  func (a *Account)Buy2(n int){
     a.flag.Lock()
     if a.money>n{
        //银行检测
        a.Check()
        a.money -=n
     }
     a.flag.Unlock()
  }
  
  func main() {
     var account Account
     //设置账户余额
     account.SetAccount(10)
     //2个子协程买东西
     go account.Buy1(6)
     go account.Buy2(5)
     time.Sleep(2 * time.Second)
     fmt.Println(account.GetAccount())
  }

• sync.WaitGroup 用来等待一组协程结束，需要设置等待个数，每个子协程结束后要调用Done() 然后在主进程Wait() 即可

  package main
  
  import (
     "fmt"
  )
  
  func main() {
     //创建通道
     ch := make(chan int)
     //count表示活动的协程个数
     count := 2
     go func() {
        fmt.Println("子协程1")
        //子协程1执行完成，给通道发送信号
        ch <-1
     }()
     go func() {
        fmt.Println("子协程2")
        ch <-1
     }()
     //time.Sleep(time.Second)
     //从ch中不断读数据
     for range ch{
        count --
        if count == 0{
           close(ch)
        }
     }
  }

• go提供了解决方案sync.WaitGroup
• Add() 添加计数
• Done() 操作结束时调用，计数减1
• Wait() 主函数调用，等待所有操作结束

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