有人把Go比作21世纪的C语言,第一是因为Go语言设计简单,第二,21世纪最重要的就是并行程序设计,而Go从语言层面就支持了并行。 ## [](https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/02.7.md#goroutine)goroutine goroutine是Go并行设计的核心。goroutine说到底其实就是线程,但是它比线程更小,十几个goroutine可能体现在底层就是五六个线程,Go语言内部帮你实现了这些goroutine之间的内存共享。执行goroutine只需极少的栈内存(大概是4~5KB),当然会根据相应的数据伸缩。也正因为如此,可同时运行成千上万个并发任务。goroutine比thread更易用、更高效、更轻便。 goroutine是通过Go的runtime管理的一个线程管理器。goroutine通过`go`关键字实现了,其实就是一个普通的函数。 ~~~ go hello(a, b, c) ~~~ 通过关键字go就启动了一个goroutine。我们来看一个例子 ~~~ package main import ( "fmt" "runtime" ) func say(s string) { for i := 0; i < 5; i++ { runtime.Gosched() fmt.Println(s) } } func main() { go say("world") //开一个新的Goroutines执行 say("hello") //当前Goroutines执行 } // 以上程序执行后将输出: // hello // world // hello // world // hello // world // hello // world // hello ~~~ 我们可以看到go关键字很方便的就实现了并发编程。 上面的多个goroutine运行在同一个进程里面,共享内存数据,不过设计上我们要遵循:不要通过共享来通信,而要通过通信来共享。 > runtime.Gosched()表示让CPU把时间片让给别人,下次某个时候继续恢复执行该goroutine。 > > 默认情况下,调度器仅使用单线程,也就是说只实现了并发。想要发挥多核处理器的并行,需要在我们的程序中显式调用 runtime.GOMAXPROCS(n) 告诉调度器同时使用多个线程。GOMAXPROCS 设置了同时运行逻辑代码的系统线程的最大数量,并返回之前的设置。如果n < 1,不会改变当前设置。以后Go的新版本中调度得到改进后,这将被移除。这里有一篇Rob介绍的关于并发和并行的文章:[http://concur.rspace.googlecode.com/hg/talk/concur.html#landing-slide](http://concur.rspace.googlecode.com/hg/talk/concur.html#landing-slide) ## [](https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/02.7.md#channels)channels 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。那么goroutine之间如何进行数据的通信呢,Go提供了一个很好的通信机制channel。channel可以与Unix shell 中的双向管道做类比:可以通过它发送或者接收值。这些值只能是特定的类型:channel类型。定义一个channel时,也需要定义发送到channel的值的类型。注意,必须使用make 创建channel: ~~~ ci := make(chan int) cs := make(chan string) cf := make(chan interface{}) ~~~ channel通过操作符`<-`来接收和发送数据 ~~~ ch <- v // 发送v到channel ch. v := <-ch // 从ch中接收数据,并赋值给v ~~~ 我们把这些应用到我们的例子中来: ~~~ package main import "fmt" func sum(a []int, c chan int) { total := 0 for _, v := range a { total += v } c <- total // send total to c } func main() { a := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0} c := make(chan int) go sum(a[:len(a)/2], c) go sum(a[len(a)/2:], c) x, y := <-c, <-c // receive from c fmt.Println(x, y, x + y) } ~~~ 默认情况下,channel接收和发送数据都是阻塞的,除非另一端已经准备好,这样就使得Goroutines同步变的更加的简单,而不需要显式的lock。所谓阻塞,也就是如果读取(value := <-ch)它将会被阻塞,直到有数据接收。其次,任何发送(ch<-5)将会被阻塞,直到数据被读出。无缓冲channel是在多个goroutine之间同步很棒的工具。 ## [](https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/02.7.md#buffered-channels)Buffered Channels 上面我们介绍了默认的非缓存类型的channel,不过Go也允许指定channel的缓冲大小,很简单,就是channel可以存储多少元素。ch:= make(chan bool, 4),创建了可以存储4个元素的bool 型channel。在这个channel 中,前4个元素可以无阻塞的写入。当写入第5个元素时,代码将会阻塞,直到其他goroutine从channel 中读取一些元素,腾出空间。 ~~~ ch := make(chan type, value) value == 0 ! 无缓冲(阻塞) value > 0 ! 缓冲(非阻塞,直到value 个元素) ~~~ 我们看一下下面这个例子,你可以在自己本机测试一下,修改相应的value值 ~~~ package main import "fmt" func main() { c := make(chan int, 2)//修改2为1就报错,修改2为3可以正常运行 c <- 1 c <- 2 fmt.Println(<-c) fmt.Println(<-c) } //修改为1报如下的错误: //fatal error: all goroutines are asleep - deadlock! ~~~ ## [](https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/02.7.md#range和close)Range和Close 上面这个例子中,我们需要读取两次c,这样不是很方便,Go考虑到了这一点,所以也可以通过range,像操作slice或者map一样操作缓存类型的channel,请看下面的例子 ~~~ package main import ( "fmt" ) func fibonacci(n int, c chan int) { x, y := 1, 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) for i := range c { fmt.Println(i) } } ~~~ `for i := range c`能够不断的读取channel里面的数据,直到该channel被显式的关闭。上面代码我们看到可以显式的关闭channel,生产者通过内置函数`close`关闭channel。关闭channel之后就无法再发送任何数据了,在消费方可以通过语法`v, ok := <-ch`测试channel是否被关闭。如果ok返回false,那么说明channel已经没有任何数据并且已经被关闭。 > 记住应该在生产者的地方关闭channel,而不是消费的地方去关闭它,这样容易引起panic > > 另外记住一点的就是channel不像文件之类的,不需要经常去关闭,只有当你确实没有任何发送数据了,或者你想显式的结束range循环之类的 ## [](https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/02.7.md#select)Select 我们上面介绍的都是只有一个channel的情况,那么如果存在多个channel的时候,我们该如何操作呢,Go里面提供了一个关键字`select`,通过`select`可以监听channel上的数据流动。 `select`默认是阻塞的,只有当监听的channel中有发送或接收可以进行时才会运行,当多个channel都准备好的时候,select是随机的选择一个执行的。 ~~~ package main import "fmt" func fibonacci(c, quit chan int) { x, y := 1, 1 for { select { case c <- x: x, y = y, x + y case <-quit: fmt.Println("quit") return } } } func main() { c := make(chan int) quit := make(chan int) go func() { for i := 0; i < 10; i++ { fmt.Println(<-c) } quit <- 0 }() fibonacci(c, quit) } ~~~ 在`select`里面还有default语法,`select`其实就是类似switch的功能,default就是当监听的channel都没有准备好的时候,默认执行的(select不再阻塞等待channel)。 ~~~ select { case i := <-c: // use i default: // 当c阻塞的时候执行这里 } ~~~ ## [](https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/02.7.md#超时)超时 有时候会出现goroutine阻塞的情况,那么我们如何避免整个程序进入阻塞的情况呢?我们可以利用select来设置超时,通过如下的方式实现: ~~~ func main() { c := make(chan int) o := make(chan bool) go func() { for { select { case v := <- c: println(v) case <- time.After(5 * time.Second): println("timeout") o <- true break } } }() <- o } ~~~ ## [](https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/02.7.md#runtime-goroutine)runtime goroutine runtime包中有几个处理goroutine的函数: * Goexit 退出当前执行的goroutine,但是defer函数还会继续调用 * Gosched 让出当前goroutine的执行权限,调度器安排其他等待的任务运行,并在下次某个时候从该位置恢复执行。 * NumCPU 返回 CPU 核数量 * NumGoroutine 返回正在执行和排队的任务总数 * GOMAXPROCS 用来设置可以并行计算的CPU核数的最大值,并返回之前的值。