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Go并发编程基础

这是一篇并发编程方面的入门文章,以Go语言编写示例代码,内容涵盖:

运行期并发线程(goroutines)

基本的同步技术(管道和锁)

Go语言中基本的并发模式

死锁和数据竞争

并行计算

在开始阅读本文之前,你应该知道如何编写简单的Go程序。如果你熟悉的是C/C++、Java或Python之类的语言,那么Go语言之旅能提供所有必要的背景知识。也许你还有兴趣读一读为C++程序员准备的Go语言教程或为Java程序员准备的Go语言教程。

Go允许使用go语句开启一个新的运行期线程,即goroutine,以一个不同的、新创建的goroutine来执行一个函数。同一个程序中的所有goroutine共享同一个地址空间。

Goroutine非常轻量,除了为之分配的栈空间,其所占用的内存空间微乎其微。并且其栈空间在开始时非常小,之后随着堆存储空间的按需分配或释放而变化。内部实现上,goroutine会在多个操作系统线程上多路复用。如果一个goroutine阻塞了一个操作系统线程,例如:等待输入,这个线程上的其他goroutine就会迁移到其他线程,这样能继续运行。开发者并不需要关心/担心这些细节。

下面所示程序会输出“Hellofrommaingoroutine”。也可能会输出“Hellofromanothergoroutine”,具体依赖于两个goroutine哪个先结束。

funcmain(){gofmt.Println("Hellofromanothergoroutine")fmt.Println("Hellofrommaingoroutine")//至此,程序运行结束,//所有活跃的goroutine被杀死}

goroutine1.go

接下来的这个程序,多数情况下,会输出“Hellofrommaingoroutine”和“Hellofromanothergoroutine”,输出的顺序不确定。但还有另一个可能性是:第二个goroutine运行得极其慢,在程序结束之前都没来得及输出相应的消息。

funcmain(){gofmt.Println("Hellofromanothergoroutine")fmt.Println("Hellofrommaingoroutine")time.Sleep(time.Second)//等待1秒,等另一个goroutine结束}

goroutine2.go

下面则是一个相对更加实际的示例,其中定义了一个函数使用并发来推迟触发一个事件。

//函数Publish在给定时间过期后打印text字符串到标准输出//该函数并不会阻塞而是立即返回funcPublish(textstring,delaytime.Duration){gofunc(){time.Sleep(delay)fmt.Println("BREAKINGNEWS:",text)}()//注意这里的括号。必须调用匿名函数}

publish1.go

你可能会这样使用Publish函数:

funcmain(){Publish("Agoroutinestartsanewthreadofexecution.",5*time.Second)fmt.Println("Let’shopethenewswillpublishedbeforeIleave.")//等待发布新闻time.Sleep(10*time.Second)fmt.Println("Tensecondslater:I’mleavingnow.")}

publish1.go

这个程序,绝大多数情况下,会输出以下三行,顺序固定,每行输出之间相隔5秒。

$gorunpublish1.goLet’shopethenewswillpublishedbeforeIleave.BREAKINGNEWS:Agoroutinestartsanewthreadofexecution.Tensecondslater:I’mleavingnow.

一般来说,通过睡眠的方式来编排线程之间相互等待是不太可能的。下一章节会介绍Go语言中的一种同步机制–管道,并演示如何使用管道让一个goroutine等待另一个goroutine。

2.管道(channel)

管道是Go语言的一个构件,提供一种机制用于两个goroutine之间通过传递一个指定类型的值来同步运行和通讯。操作符-用于指定管道的方向,发送或接收。如果未指定方向,则为双向管道。

chanSushi//可用来发送和接收Sushi类型的值chan-float64//仅可用来发送float64类型的值-chanint//仅可用来接收int类型的值

管道是引用类型,基于make函数来分配。

ic:=make(chanint)//不带缓冲的int类型管道wc:=make(chan*Work,10)//带缓冲的Work类型指针管道

如果通过管道发送一个值,则将-作为二元操作符使用。通过管道接收一个值,则将其作为一元操作符使用:

ic-3//往管道发送3work:=-wc//从管道接收一个指向Work类型值的指针

如果管道不带缓冲,发送方会阻塞直到接收方从管道中接收了值。如果管道带缓冲,发送方则会阻塞直到发送的值被拷贝到缓冲区内;如果缓冲区已满,则意味着需要等待直到某个接收方获取到一个值。接收方在有值可以接收之前会一直阻塞。

关闭管道(Close)

close函数标志着不会再往某个管道发送值。在调用close之后,并且在之前发送的值都被接收后,接收操作会返回一个零值,不会阻塞。一个多返回值的接收操作会额外返回一个布尔值用来指示返回的值是否发送操作传递的。

ch:=make(chanstring)gofunc(){ch-"Hello!"close(ch)}()fmt.Println(-ch)//输出字符串"Hello!"fmt.Println(-ch)//输出零值-空字符串"",不会阻塞fmt.Println(-ch)//再次打印输出空字符串""v,ok:=-ch//变量v的值为空字符串"",变量ok的值为false

一个带有range子句的for语句会依次读取发往管道的值,直到该管道关闭:

funcmain(){//译注:要想运行该示例,需要先定义类型Sushi,如typeSushistringvarch-chanSushi=Producer()fors:=rangech{fmt.Println("Consumed",s)}}funcProducer()-chanSushi{ch:=make(chanSushi)gofunc(){ch-Sushi("海老握り")//Ebinigirich-Sushi("鮪とろ握り")//Toronigiriclose(ch)}()returnch}

sushi.go

3.同步

下一个示例中,我们让Publish函数返回一个管道–用于在发布text变量值时广播一条消息:

//在给定时间过期时,Publish函数会打印text变量值到标准输出//在text变量值发布后,该函数会关闭管道waitfuncPublish(textstring,delaytime.Duration)(wait-chanstruct{}){ch:=make(chanstruct{})gofunc(){time.Sleep(delay)fmt.Println("BREAKINGNEWS:",text)close(ch)//广播-一个关闭的管道都会发送一个零值}()returnch}

publish2.go

注意:我们使用了一个空结构体的管道:struct{}。这明确地指明该管道仅用于发信号,而不是传递数据。

我们可能会这样使用这个函数:

funcmain(){wait:=Publish("Channelsletgoroutines







































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