Golang 并发以及通道的使用方式
Golang最擅长的就是并发编程,使用Golang可以很方便的进行并发编程。先看一段普通的代码
package main import ( "fmt" "time" ) func Foo(i int) { fmt.Printf("%d will sleep\n", i) time.Sleep(5 * time.Second) fmt.Printf("%d wake up\n", i) } func main() { for i := 0; i < 5; i++ { Foo(i) } }
输出为
0 will sleep 0 wake up 1 will sleep 1 wake up 2 will sleep 2 wake up 3 will sleep 3 wake up 4 will sleep 4 wake up
大概要执行25秒的时间,因为我们的foo中休眠5s,5次循环,去掉其他时间至少需要25秒时间执行完成。
现在,我们希望并发调用Foo函数,很简单,使用go关键字创建协程(协程比线程的执行更加轻量级)
package main import ( "fmt" "time" ) func Foo(i int) { fmt.Printf("%d will sleep\n", i) time.Sleep(5 * time.Second) fmt.Printf("%d wake up\n", i) } func main() { for i := 0; i < 5; i++ { go Foo(i) } time.Sleep(10 * time.Second) }
在调用Foo前使用了go,这样就会并发执行,最后添加休眠10秒,是防止主进程结束,协程也被销毁。
下面的例子使用通道我们可以看到更优雅的解决方法
package main import ( "fmt" "time" ) func Foo(i int, ch chan int) { fmt.Printf("%d will sleep\n", i) time.Sleep(5 * time.Second) fmt.Printf("%d wake up\n", i) ch <- 1 } func main() { ch := make(chan int) for i := 0; i < 5; i++ { go Foo(i, ch) } count := 0 for count < 5 { count += <-ch } }
通道属于复合类型,我们使用make函数创建通道,通道类型是int,也就是我们可以使用该通道传递int类型的值。
我们在主函数中向Foo函数传递通道作为参数,当Foo函数执行结束后,通过通道发送数字1(ch <- 1),在主函数中我们进行计数,从通道中读取值(<- ch),当通道中没有值的时候,我们将阻塞等待。
当五个协程都执行结束后退出循环。使用通道,我们还可以实现生产者和消费者模式。
package main import ( "fmt" "math/rand" ) func Consumer(ch <-chan int, result chan<- int) { sum := 0 for i := 0; i < 5; i++ { sum += <-ch } result <- sum } func Producer(ch chan<- int) { var num int for i := 0; i < 5; i++ { rand.Seed(20) num = rand.Intn(100) ch <- num } } func main() { ch := make(chan int) result := make(chan int) go Producer(ch) go Consumer(ch, result) fmt.Printf("result: %d\n", <-result) }
我们在生产者和消费者之间使用ch通道传递数据,使用reslut通道给主函数返回结果。注意观察Consumer函数和Producer函数的参数列表,这里通道参数的传递略有不同,指明了通道的方向,chan<-代表我们可以向通道写数据,但是不能使用通道读数据,<-chan正好相反,只能从通道中读取数据而不可以写入数据。
可以看到,go语言实现并发非常简单,借用通道,又可以在不同的协程之间方便的传输数据。
补充:golang通道的定义
一. 通道的定义
先上一段代码,
func main() { // 示例1 //通道是一个先进先出(FIFO)的队列 channel := make(chan int,3) channel <- 1 channel <- 2 channel <- 3 fmt.Printf("the first channel value is %v\n",<-channel) v := <- channel fmt.Printf("the first channel value is %v\n",v) fmt.Printf("the first channel value is %v\n",<-channel) // 报错:fatal error: all goroutines are asleep - deadlock! // fmt.Printf("the first channel value is %v\n",<-channel) }
优点:
go 语言自带的唯一一个并发安全性的类型
定义:使用go的内建函数make, chan 是关键字, int是通道类型的数据,3是通道容量大小,不能小于0,如果为0,则表示非缓冲通道。
性质:
1. 通道中发送操作是互斥的,接收操作也是互斥的,比如上面,往channel中发送1,2,3,这发生再三个时刻,同一时刻你不可能发送1同时发送2,接收操作也是同样的道理。
2. 发送和接收操作对同一个元素是原子性的,就是说上面市不可能往channe1中发送1的同时又把1从channel取出来,只有1这个元素完整的复制进channel中时,你才可以取出1这个元素来
3. 发送操作在完成之前会被阻塞,接收操作也是同理,比如你把1往channel完完整整地复制进去通道,这需要时间,在这个时间内,channel <- 1 这句代码之后的代码是不会得到执行的,这就是所谓的阻塞.
以上这三个性质,隐约的感觉到了,就是为了实现互斥同时保证元素的安全性
补充:
通道元素值移动的过程:比如把1发送到channel中,首先元素1复制一个副本发送到通道,等到要取走时,通道的副本1再复制一个副本2,给要取值的对方,等到对方完全取走后,通道里的副本1才会被删除。
二. 通道阻塞情况分析
func main() { // 示例2 channel := make(chan int,3) channel <- 1 channel <- 2 channel <- 3 // 报错1:fatal error: all goroutines are asleep - deadlock! //channel <- 4 fmt.Printf("the first channel value is %v\n",<-channel) v := <- channel fmt.Printf("the first channel value is %v\n",v) fmt.Printf("the first channel value is %v\n",<-channel) // 报错2:fatal error: all goroutines are asleep - deadlock! //fmt.Printf("the first channel value is %v\n",<-channel) // 示例3 channel2 := make(chan int,0) go func() { time.Sleep(time.Second*5) v := <- channel2 fmt.Printf("the value is %v\n",v) }() channel2 <- 1 fmt.Print("the time is over\n") }
分析:
发生在通道缓存已满,但还忘通道里面发送元素,比如注释中的"报错1"处,因为通道的容量就是3,你写了1,2,3之后再往里面写这时就写不进一直阻塞再那里
发送再通道缓存已空,但是还想从通道中取值,比如注释中的"报错2"处,此时你已取走了1,2,3,你再取值时,已经为空就一直阻 塞再那里
对于非缓冲通道,比如示例3,定义了一个channel2通道,容量为0,程序执行到“channel2 <- 1”处会阻塞,因为你忘里面发送元素了,而没有取走,后面的代码就不执行一直阻塞,直到这个值被取走了之后,才会被执行。就如上面再goroutine中只有5秒过后channel2的元素被取走给了v之后,“the time is over\n” 语句才会被执行输出。
三. 通道引发panic
func main() { // 示例4 channel3 := make(chan int,2) channel3 <- 1 channel3 <- 2 close(channel3) // 报错3: panic: send on closed channel // channel3 <- 3 // 报错4:panic: close of closed channel //close(channel3) // 示例5 channel5 := make(chan int,2) channel5 <- 1 channel5 <- 2 v1,b1 := <- channel5 fmt.Printf("v1:%v b1:%v\n",v1,b1) v2,b2 := <- channel5 fmt.Printf("v2:%v b2:%v\n",v2,b2) close(channel5) v3,b3 := <- channel5 fmt.Printf("v3:%v b3:%v\n",v3,b3) /*输出: v1:1 b1:true v2:2 b2:true v3:0 b3:false */ // 示例6 channel6 := make(chan int,2) channel6 <- 1 channel6 <- 2 v4,b4 := <- channel6 fmt.Printf("v4:%v b4:%v\n",v4,b4) close(channel6) v5,b5 := <- channel6 fmt.Printf("v5:%v b5:%v\n",v5,b5) /*输出: v4:1 b4:true v5:2 b5:true */ }
往一个已经关闭了的通道里面发送值时会引发“panic”。比如上面注释报错3处,前面已执行“close(channel3)”关闭通道操作,再往里面发送值就会引发panic。
关闭一个已经关闭的通道时,会引发“panic”。比如上面注释“报错4”处。
示例5和示例6的区别仅仅在于关闭通道后,里面是否还有值剩余?假设有剩余,我们就可以从通道取值同时赋给两个变量,第二个变量是bool类型值,其为true表示取到了值,其为false表示没有取到值,这样仅仅可以避免引发“panic”,如果通道已经关闭且无元素值,则取出的第二个bool值为false;若从已关闭的通道里面(里面无剩余元素值)再次读取元素值,则第二个值为true。
总结:第二个bool值为false,则通道肯定关闭了,值为true,可能关闭也可能没有关闭
以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持猪先飞。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教。
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