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Go 边看边练 -《Go 学习笔记》系列(十三)

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ToC


7.1 Goroutine

Go 在语言层面对并发编程提供支持,一种类似协程,称作 goroutine 的机制。

只需在函数调用语句前添加 go 关键字,就可创建并发执行单元。开发 ⼈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执行。goroutine 是一种 ⾮非常轻量级的实现,可在单个进程里执行成千上万的并发任务。

事实上,入口函数 main 就以 goroutine 运行。另有与之配套的 channel 类型,用以实现 "以通讯来共享内存" 的 CSP 模式。相关实现细节可参考本书第二部分的源码剖析。

1go func() {
2    println("Hello, World!")
3}()

调度器不能保证多个 goroutine 执行次序,且进程退出时不会等待它们结束。

默认情况下,进程启动后仅允许一个系统线程服务于 goroutine。可使用环境变量或标准库函数 runtime.GOMAXPROCS 修改,让调度器用多个线程实现多核并行,而不仅仅是并发。

 1func sum(id int) {
 2	var x int64
 3	for i := 0; i < math.MaxUint32; i++ {
 4		x += int64(i)
 5	}
 6
 7	println(id, x)
 8}
 9
10func main() {
11    wg := new(sync.WaitGroup)
12    wg.Add(2)
13    
14    for i := 0; i < 2; i++ {
15    	go func(id int) {
16    		defer wg.Done()
17    		sum(id)
18    	}(i)
19    }
20    
21    wg.Wait()
22}

输出:

 1$ go build -o test
 2$ time -p ./test
 3
 40 9223372030412324865
 51 9223372030412324865
 6
 7real 7.70 // 程序开始到结束时间差 (非 CPU 时间)
 8user 7.66 // 用户态所使用 CPU 时间片 (多核累加)
 9sys 0.01 // 内核态所使用 CPU 时间片
10
11$ GOMAXPROCS=2 time -p ./test
12
130 9223372030412324865
141 9223372030412324865
15
16real 4.18
17user 7.61 // 虽然总时间差不多,但由 2 个核并⾏行,real 时间⾃自然少了许多。
18sys 0.02

调用 runtime.Goexit 将立即终止当前 goroutine 执行,调度器确保所有已注册 defer 延迟调用被执行。

和协程 yield 作用类似,Gosched 让出底层线程,将当前 goroutine 暂停,放回队列等待下次被调度执行。

7.2 Channel

引用类型 channelCSP 模式的具体实现,用于多个 goroutine 通讯。其内部实现了同步,确保并发安全。

默认为同步模式,需要发送和接收配对。否则会被阻塞,直到另一方准备好后被唤醒。

异步方式通过判断缓冲区来决定是否阻塞。如果缓冲区已满,发送被阻塞;缓冲区为空,接收被阻塞。

通常情况下,异步 channel 可减少排队阻塞,具备更高的效率。但应该考虑使用指针规避大对象拷贝,将多个元素打包,减小缓冲区大小等。

 1func main() {
 2	data := make(chan int, 3) // 缓冲区可以存储 3 个元素
 3	exit := make(chan bool)
 4    
 5  	data <- 1 // 在缓冲区未满前,不会阻塞。
 6  	data <- 2
 7  	data <- 3
 8  
 9  	go func() {
10  		for d := range data { // 在缓冲区未空前,不会阻塞。
11  			fmt.Println(d)
12		}
13
14		exit <- true
15	}()
16
17	data <- 4 // 如果缓冲区已满,阻塞。
18	data <- 5
19	close(data)
20    
21	<-exit
22}

缓冲区是内部属性,并非类型构成要素。

1var a, b chan int = make(chan int), make(chan int, 3)

除用 range 外,还可用 ok-idiom 模式判断 channel 是否关闭。

1for {
2	if d, ok := <-data; ok {
3		fmt.Println(d)
4	} else {
5		break
6	}
7}

closed channel 发送数据引发 panic 错误,接收立即返回零值。而 nil channel,无论收发都会被阻塞。

内置函数 len 返回未被读取的缓冲元素数量,cap 返回缓冲区大小。

1d1 := make(chan int)
2d2 := make(chan int, 3)
3
4d2 <- 1
5
6fmt.Println(len(d1), cap(d1)) // 0 0
7fmt.Println(len(d2), cap(d2)) // 1 3

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