Go 并发基础

简介: 最强劲的性能语言Go,主要分享Go语言并发的基础知识。

协程(Goroutine)

我们知道 Go 中,存在一个 defer 关键字用于修饰一个函数或者方法,使得该函数或者方法在返回前才会执行,也就说被延迟执行,但又一定会执行。但其实 Go 中也存在类似的异步,或者说多线程的概念,但在 Go 中不叫作线程,而是叫协程。

协程相对于线程来说,是一个非常轻量级的东西,它在一个程序中,可以启动很多个。协程也称为 goroutine。goroutine 被 Go runtime 所调度,这一点和线程不一样。也就是说,Go 语言的并发是由 Go 自己所调度的,自己决定同时执行多少个 goroutine,什么时候执行哪几个。这些对于我们开发者来说很透明,只需要在编码的时候告诉 Go 语言要启动几个 goroutine,至于如何调度执行,我们不用关心。

启动一个 goroutine 简单,Go 语言为我们提供了 go 关键字,相比其他编程语言简化了很多,如代码:

func main() {

  go fmt.Println("码疯窝在香嗝喱辣")

  fmt.Println("I am main goroutine")

  time.Sleep(time.Second)

}

这样就启动了一个 goroutine,用来调用 fmt.Println 函数,打印"码疯窝在香嗝喱辣",所以这段代码里,其实有两个 goroutine,一个是 main 函数启动的 main goroutine,一个是通过 go 关键字启动的 goroutine。

也就是说,启动一个协程的关键字 go 即可,语法:

go function()

go 函数执行体

go 关键字后跟一个方法或者函数的调用,就可以启动一个 goroutine,让方法在这个新启动的 goroutine 中运行。运行以上示例,可以看到如下输出:

I am main goroutine

#待一秒的同时输出下面

码疯窝在香嗝喱辣

从输出结果也可以看出,程序是并发的,go 关键字启动的 goroutine 并不阻塞 main goroutine 的执行,所以我们看到如上打印。

在 Go 中,既然有了协程,那么这些协程之间如何通信呢?Go 提供了一个 channel(通道) 来解决。

声明一个 channel

在 Go 语言中,声明一个 channel 非常简单,使用内置的 make 函数即可,如下:

ch:=make(chan string)

其中 chan 是一个关键字,表示是 channel 类型。后面的 string 表示 channel 里的数据是 string 类型。通过 channel 的声明也可以看到,chan 是一个集合类型。

定义好 chan 后就可以使用了,一个 chan 的操作只有两种:发送和接收:

  • 发送:向 chan 发送值,把值放在 chan 中,操作符为 chan <-
  • 接收:获取 chan 中的值,操作符为 <- chan

示例:

package main

import "fmt"

func main() {

ch := make(chan string)

go func() {

 fmt.Println("码疯窝在香嗝喱辣")

 ch <- "发送数据者:码疯窝在香嗝喱辣"

}()

fmt.Println("I am main goroutine")

v := <- ch

fmt.Println("接收到的chan中的值为:",v)

}


我们先来执行看看打印结果:

I am main goroutine

码疯窝在香嗝喱辣

接收到的chan中的值为:送数据者:码疯窝在香嗝喱辣

从运行结果可以看出:达到了使用 time.Sleep 函数的效果。

相信应该明白为什么程序不会在新的 goroutine 完成之前退出了,因为通过 make 创建的 chan 中没有值,而 main goroutine 又想从 chan 中获取值,获取不到就一直等待,等到另一个 goroutine 向 chan 发送值为止。

无缓冲 channel

上面的示例中,使用 make 创建的 chan 就是一个无缓冲 channel,它的容量是 0,不能存储任何数据。所以无缓冲 channel 只起到传输数据的作用,数据并不会在 channel 中做任何停留。这也意味着,无缓冲 channel 的发送和接收操作是同时进行的,它也被称为同步 channel。

有缓冲 channel

有缓冲 channel 类似一个可阻塞的队列,内部的元素先进先出。通过 make 函数的第二个参数可以指定 channel 容量的大小,进而创建一个有缓冲 channel,如:

cacheCh := make(chan int,5)

定义了一个容量为 5 的元素为 int 类型的 chan。

一个有缓冲 channel 具备以下特点:

  • 有缓冲 channel 的内部有一个缓冲队列
  • 发送操作是向队列的尾部插入元素,如果队列已满,则阻塞等待,直到另一个 goroutine 执行,接收操作释放队列的空间
  • 接收操作是从队列的头部获取元素并把它从队列中删除,如果队列为空,则阻塞等待,直到另一个 goroutine 执行,发送操作插入新的元素

cache := make(chan int,5)

cache <- 2

cache <- 3

fmt.Println("容量:",cap(cache),",元素个数:",len(cache))

无缓冲 channel 其实就是一个容量大小为 0 的 channel。比如 make(chan int,0)


关闭 channel

通过内置函数 close 即可关闭 channel。如果一个 channel 被关闭了,就不能向里面发送数据了,如果发送的话,会引起 painc 异常。但是还可以接收 channel 里的数据,如果 channel 里没有数据的话,接收的数据是元素类型的零值。

单向 channel

所谓单向,即可要不发送,要么只能接收。所以单向 channel 的声明也很简单,只需要在声明的时候带上 <- 操作符即可,如下:

send := make(chan <- int)
receive := make(<- chan int)

相关文章
|
13天前
|
人工智能 Go 调度
掌握Go并发:Go语言并发编程深度解析
掌握Go并发:Go语言并发编程深度解析
|
13天前
|
安全 Java Go
Java vs. Go:并发之争
【4月更文挑战第20天】
19 1
|
8天前
|
SQL Go 数据库
【Go语言专栏】Go语言中的事务处理与并发控制
【4月更文挑战第30天】Go语言在数据库编程中支持事务处理和并发控制,确保ACID属性和多用户环境下的数据完整性。`database/sql`包提供事务管理,如示例所示,通过`Begin()`、`Commit()`和`Rollback()`执行和控制事务。并发控制利用Mutex、WaitGroup和Channel防止数据冲突。结合事务与并发控制,开发者可处理复杂场景,实现高效、可靠的数据库应用。
|
2天前
|
Cloud Native Go 云计算
多范式编程语言Go:并发与静态类型的结合
Go语言是Google于2007年开发的开源编程语言,旨在提高程序开发和部署的效率。它的独特特征在于结合了并发处理与静态类型系统,提供了简洁、高效、并行处理能力的编程体验。本文将探讨Go语言的特点、应用场景以及其在现代软件开发中的优势。
|
6天前
|
安全 Go
Golang深入浅出之-Go语言中的并发安全队列:实现与应用
【5月更文挑战第3天】本文探讨了Go语言中的并发安全队列,它是构建高性能并发系统的基础。文章介绍了两种实现方法:1) 使用`sync.Mutex`保护的简单队列,通过加锁解锁确保数据一致性;2) 使用通道(Channel)实现无锁队列,天生并发安全。同时,文中列举了并发编程中常见的死锁、数据竞争和通道阻塞问题,并给出了避免这些问题的策略,如明确锁边界、使用带缓冲通道、优雅处理关闭以及利用Go标准库。
22 5
|
6天前
|
存储 缓存 安全
Golang深入浅出之-Go语言中的并发安全容器:sync.Map与sync.Pool
Go语言中的`sync.Map`和`sync.Pool`是并发安全的容器。`sync.Map`提供并发安全的键值对存储,适合快速读取和少写入的情况。注意不要直接遍历Map,应使用`Range`方法。`sync.Pool`是对象池,用于缓存可重用对象,减少内存分配。使用时需注意对象生命周期管理和容量控制。在多goroutine环境下,这两个容器能提高性能和稳定性,但需根据场景谨慎使用,避免不当操作导致的问题。
25 4
|
6天前
|
安全 Go 开发者
Golang深入浅出之-Go语言中的CSP模型:深入理解并发哲学
【5月更文挑战第2天】Go语言的并发编程基于CSP模型,强调通过通信共享内存。核心概念是goroutines(轻量级线程)和channels(用于goroutines间安全数据传输)。常见问题包括数据竞争、死锁和goroutine管理。避免策略包括使用同步原语、复用channel和控制并发。示例展示了如何使用channel和`sync.WaitGroup`避免死锁。理解并发原则和正确应用CSP模型是编写高效安全并发程序的关键。
28 4
|
7天前
|
安全 Go 开发者
Golang深入浅出之-Go语言中的CSP模型:深入理解并发哲学
【5月更文挑战第1天】Go语言基于CSP理论,借助goroutines和channels实现独特的并发模型。Goroutine是轻量级线程,通过`go`关键字启动,而channels提供安全的通信机制。文章讨论了数据竞争、死锁和goroutine泄漏等问题及其避免方法,并提供了一个生产者消费者模型的代码示例。理解CSP和妥善处理并发问题对于编写高效、可靠的Go程序至关重要。
17 2
|
7天前
|
设计模式 Go 调度
Golang深入浅出之-Go语言中的并发模式:Pipeline、Worker Pool等
【5月更文挑战第1天】Go语言并发模拟能力强大,Pipeline和Worker Pool是常用设计模式。Pipeline通过多阶段处理实现高效并行,常见问题包括数据竞争和死锁,可借助通道和`select`避免。Worker Pool控制并发数,防止资源消耗,需注意任务分配不均和goroutine泄露,使用缓冲通道和`sync.WaitGroup`解决。理解和实践这些模式是提升Go并发性能的关键。
26 2
|
8天前
|
监控 安全 Go
【Go语言专栏】Go语言中的并发性能分析与优化
【4月更文挑战第30天】Go语言以其卓越的并发性能和简洁语法著称,通过goroutines和channels实现并发。并发性能分析旨在解决竞态条件、死锁和资源争用等问题,以提升多核环境下的程序效率。使用pprof等工具可检测性能瓶颈,优化策略包括减少锁范围、使用无锁数据结构、控制goroutines数量、应用worker pool和优化channel使用。理解并发模型和合理利用并发原语是编写高效并发代码的关键。