细说 goroutine 和 channel

• goroutine 看一个需求

  • 需求：要求统计 1 - 90000000000 的数字中，那些是素数？

• 分析思路：

  • 传统的方法，就是使用一个循环，循环的判断各个数是不是素数「效率很低」
  • 使用并发或者并行的方式，将统计素数的任务分配个多个goroutine去完成，这时就会使用到goroutine「速度提高很多」
  • goroutine 基本介绍

  进程和线程介绍

• • 进程就是程序程序在操作系统中的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的基本单元
  • 线程是进程的一个执行实例，是程序执行的最小单元，它是比进程更小的能独立运行的基本单元
  • 一个进程可以创建和销毁多个线程，同一个进程中的多个线程可以并发执行
  • 一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程

  • 并发和并行

    • 多线程程序在单核上运行，就是并发
    • 多线程程序在多核上运行，就是并行

  • 小结

    • 并发： 因为是在一个cpu上， 比如有10个线程，每个线程执行10ms(进行轮询操作)，从人的角度看，好像这10个线程都在运行，但是从微观上看，

在某个时间点看，其实只有一个线程在执行，这就是并发。

• 并行： 因为是在多个cpu上(比如有10个cpu)，比如有10个线程，每个线程执行10ms(各自在不同的cpu上执行)，从人的角度看，这10个线程都在运行，但是从微观上看，在某个时间点看，也同时有10个线程在执行，这就是并行

• go 协程和go主线程

  • go主线程(有程序员直接称为线程/也可以理解程进程) : 一个go线程上，可以起多个协程，你可以这里理解，协程是轻量级的线程「编译器做优化」

• go 协程的特点

  • 有独立的栈空间
  • 共享程序堆空间
  • 调度由用户控制
  • 协程是轻量级的线程

• channel (管道)-看个需求

  • 需求： 现在要计算1-200 的各个数的阶乘，并且把各个数的阶乘放入到map中，最后显示出来，要求使用goroutine完成

分析思路

• 使用goroutine来完成，效率高，但是会出现并发/并行安全问题
• 这里就提出了不同的goroutine如何通信的问题

代码实现

• 使用goroutine 来完成(看看使用goroutine并发完成会出现什么问题? 然后我们去解决)
• 在运行某个程序时，如何知道是否存在资源竞争问题，方法很简单，在编译程序时。增加一个参数。 -race即可

• 代码实现见 goroutine 和 channel/goroutine_channel.go

  上面的案例就出现了资源的竞争的问题

• 不同goroutine之间如何通讯

  • 全局变量的互斥锁
  • 使用管道channel来解决

• 使用全局变量加锁同步改进程序

  • 因为没有对全局变量m加锁，因此会出现资源争夺问题，代码会出现错误，提示 fatal error: concurrent map writes
  • 解决方案: 加入互斥锁
  • 我们的数的阶乘很大，结果会越界，可以将求阶乘改成sum+=uint64(i)
  • 改进代码实现见 goroutine 和 channel/goroutine_channel_new.go

• 为什么需要channel

  • 前面使用全局变量加锁同步来解决goroutine 的通讯，但不完美
  • 主线程在等待所有goroutine全部完成的时间很难确定，我们这里设置10s,仅仅是估算
  • 如果主线程休眠时间长了，会加长等待时间，如果时间短了，可能还有goroutine处于工作状态，这时也会随主线程的退出而销毁
  • 同步全局变量加锁同步来通讯，也不利用多个协程对全局变量的读写操作
  • 上面种种分析都在呼唤一个新的通讯机制- channel

• channel 的基本介绍

  • channel本质就是一个数据结构-队列
  • 数据是先进先出（FIFO： first in first out）
  • 线程安全，多goroutine访问时，不需要加锁，就是说channel本身就是线程安全的
  • channel有类型的，一个string的channel只能存放string类型数据
  • channel 是线程安全的，多个协程操作同一个管道时，不会发生资源竞争问题

• 定义/声明channel

  • var 变量名 chan 数据类型

  • 举例：

    var intChan chan int (intChan 用户存放int数据)
    var mapChan chan map[int]string (mapChan 用户存放map[int]string类型)
    var perChan chan Person
    var PerChan2 chan *Person
    ....

    说明

    • channel 是引用类型
    • channel必须初始化才能写入数据，即make后才能使用
    • 管道是有类型的，intChan只能写入整型int
• 管道的初始化，写入数据到管道，从管道读取数据以及基本注意事项
• • 代码实现见 goroutine 和 channel/channel.go

• channel 使用的注意事项

  • channel 中只能存放指定的数据类型
  • channel 的数据放满后，就不能再放入了
  • 如果从channel取出数据后，可以继续放入
  • 在没有使用协程的情况下，如果channel数据取完了，在取，就会报dead lock

• 读写channel 案例演示

  • 案例见 goroutine 和 channel/intChan.go

.....详细见下面连接

细说 goroutine 和 channel

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