Go語言goroutine、channel

進(jìn)程、線程：

①進(jìn)程就是程序程序在操作系統(tǒng)中的一次執(zhí)行過程，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。

②線程是進(jìn)程的一個執(zhí)行實例，是程序執(zhí)行的最小單元，它是比進(jìn)程更小的能獨立運行的基本單位。

③一個進(jìn)程可以創(chuàng)建和銷毀多個線程，同一個進(jìn)程中的多個線程可以并發(fā)執(zhí)行。

④一個程序至少有一個進(jìn)程，一個進(jìn)程至少有一個線程。

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并發(fā)：多線程程序在單核上運行

因為是在一個cpu上，比如有10個線程，每個線程執(zhí)行10毫秒(進(jìn)行輪詢操作)，從人的角度看，好像這10個線程都在運行，但是從微觀上看，在某一個時間點看，其實只有一個線程在執(zhí)行。

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并行：多線程程序在多核上運行

因為是在多個cpu上(比如有10個cpu)，比如有10個線程，每個線程執(zhí)行10毫秒(各自在不同cpu上執(zhí)行)，從人的角度看，這10個線程都在運行，但是從微觀上看，在某一個時間點看，也同時有10個線程在執(zhí)行。

Go協(xié)程goroutine、Go主線程：

Go主線程（有程序員直接稱為線程?/?也可以理解成進(jìn)程）：一個Go線程上，可以起多個協(xié)程goroutine，可以這樣理解，協(xié)程是輕量級的線程【編譯器做優(yōu)化】。

Go協(xié)程goroutine的特點：

①有獨立的?？臻g

②共享程序堆空間

③調(diào)度由用戶控制

④協(xié)程是輕量級的線程

Go協(xié)程goroutine的案例：

1.在主線程(可以理解成進(jìn)程)中，開啟一個goroutine，該協(xié)程每隔1秒輸出"hello,world"。

2.在主線程中也每隔一秒輸出"hello.golang"，輸出10次后，退出程序。

3.要求主線程和goroutine同時執(zhí)行。

①如果主線程退出了，協(xié)程沒執(zhí)行完畢也會退出。

②主線程是一個物理線程，直接作用在cpu上的。是重量級的，非常耗費cpu資源。

③協(xié)程從主線程開啟的，是輕量級的線程，是邏輯態(tài)。對資源消耗相對小。

④Golang的協(xié)程機制是重要的特點，可以輕松的開啟上萬個協(xié)程。其它編程語言的并發(fā)機制是一般基于線程的，開啟過多的線程，資源耗費大，這里就突顯Golang 在并發(fā)上的優(yōu)勢了。

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Go協(xié)程goroutine的調(diào)度模型：

MPG：

M：操作系統(tǒng)的主線程（是物理線程）

P：協(xié)程執(zhí)行需要的上下文

G：協(xié)程

MPG模式運行的狀態(tài)1：

當(dāng)前程序有三個M，如果都在一個cpu運行，就是并發(fā)，如果在不同的cpu運行，就是并行。

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MPG模式運行的狀態(tài)2：

分成兩個部分來看；

M0主線程正在執(zhí)行G0協(xié)程，另外有三個協(xié)程在隊列等待。

如果G0協(xié)程阻塞，這時就會創(chuàng)建M1主線程（也可能是從已有的線程池中取出M1），并且將等待的3個協(xié)程掛到M1下開始執(zhí)行，M0的主線程下的G0仍然執(zhí)行。

這樣的MPG調(diào)度模式，可以既讓G0執(zhí)行，同時也不會讓隊列的其它協(xié)程一直阻塞，仍然可以并發(fā)/并行執(zhí)行。

等到G0不阻塞了，M0會被放到空閑的主線程繼續(xù)執(zhí)行（從已有的線程池中?。瑫rG0又會被喚醒。

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設(shè)置Golang運行的cpu數(shù)：

為了充分利用多cpu的優(yōu)勢，在Golang程序中，設(shè)置運行的cpu數(shù)目。

go1.8后，默認(rèn)讓程序運行在多個核上,可以不用設(shè)置了。

go1.8前，還是要設(shè)置一下，可以更高效的利益cpu。

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channel(管道)-看個需求

需求：

現(xiàn)在要計算 1-200 的各個數(shù)的階乘，并且把各個數(shù)的階乘放入到map中。

最后顯示出來。要求使用goroutine完成

思路：

1. 編寫一個函數(shù)，來計算各個數(shù)的階乘，并放入到 map中。

2. 我們啟動的協(xié)程多個，統(tǒng)計的將結(jié)果放入到 map中。

3. map 應(yīng)該做出一個全局的。

4.因為沒有對全局變量m加鎖，因此會出現(xiàn)資源爭奪問題，代碼會出現(xiàn)錯誤，提示 concurrent map?writes。解決方案：加入互斥鎖。

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不同goroutine之間如何通訊

①全局變量的互斥鎖

②使用管道channel來解決

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為什么需要channel

①前面使用全局變量加鎖同步來解決goroutine的通訊，但不完美

②主線程在等待所有 goroutine全部完成的時間很難確定，這里設(shè)置10秒，僅僅是估算。

③如果主線程休眠時間長了，會加長等待時間，如果等待時間短了，可能還有 goroutine 處于工作狀態(tài)，這時也會隨主線程的退出而銷毀

④通過全局變量加鎖同步來實現(xiàn)通訊，也并不利于多個協(xié)程對全局變量的讀寫操作。

⑤上面種種分析都在呼喚一個新的通訊機制-channe1

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channel的基本介紹

Go語言中的通道（channel）是一種特殊的類型。

在任何時候，同時只能有一個goroutine訪問通道進(jìn)行發(fā)送和獲取數(shù)據(jù)。

①channel本身是一個隊列，先進(jìn)先出

②線程安全，多goroutine訪問時，不需要加鎖

③本身是有類型的，string，int等，如果要存多種類型，則定義成interface類型

④channel是引用類型，必須make后才能使用，一旦make，容量就確定了，不會增加！！

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特點：

①一旦初始化容量，就不會改變了。

②當(dāng)寫滿時，不可以寫，取空時，不可以取，否則報dead lock。

③發(fā)送將持續(xù)阻塞直到數(shù)據(jù)被接收。

Go程序運行時能智能地發(fā)現(xiàn)一些永遠(yuǎn)無法發(fā)送成功的語句并做出提示。

④接收將持續(xù)阻塞直到發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)。

如果接收方接收時，通道中沒有發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)，接收方也會發(fā)生阻塞，直到發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)為止。

⑤通道一次只能接收一個數(shù)據(jù)元素。

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定義/聲明channel：var變量名chan數(shù)據(jù)類型

舉例：

Var intChan chan int (intChan用于存放int數(shù)據(jù))

Var mapChan chan map[int]string (mapChan用于存放map[int]string類型)

Var perChan chan Person

Var perChan2 chan *Person

說明：

channel是引用類型；

channel必須初始化才能寫入數(shù)據(jù)，即make后才能使用管道是有類型的。

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管道的初始化，寫入數(shù)據(jù)到管道，從管道讀取數(shù)據(jù)

fmt.Printf("intChan的值=%v ?intChan本身的地址=%p\n", ?intChan, ?&intChan)：

channel和指針一樣，存放在一個內(nèi)存單元中，有它的地址，它的值是一個int類型的地址。

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讀寫channel案例演示：

①創(chuàng)建一個intChan，最多可以存放3個int，存數(shù)據(jù)到intChan，然后再取出這三個int。

②創(chuàng)建一個mapChan，最多可以存放10個map[string]string的key-val，演示寫入和讀取。

③創(chuàng)建一個catChan，最多可以存放10個cat結(jié)構(gòu)體變量，演示寫入和讀取。

?④創(chuàng)建一個catChan2，最多可以存放10個*Cat變量，演示寫入和讀取

?⑤創(chuàng)建一個allChan，最多可以存放10個任意數(shù)據(jù)類型變量，演示寫入和讀取

?⑥注意空接口類型的 channel：

定義interface類型的空接口，可以接收任意類型的數(shù)據(jù)，但是在取出來的時候，必須斷言！a := newCat.(Cat)

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channel的關(guān)閉：close( )

關(guān)閉之后，不能再寫入，只能讀。只能由發(fā)送者執(zhí)行這句代碼。

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channel 的遍歷：for--range遍歷，不用for循環(huán)

①在遍歷時，如果channel沒有關(guān)閉，則會出現(xiàn)deadlock的錯誤

②在遍歷時，如果channel已經(jīng)關(guān)閉，則會正常遍歷數(shù)據(jù)，遍歷完后，就會退出遍歷。

應(yīng)用

實例1：請完成goroutine和channel協(xié)同工作的案例，具體要求:

①開啟一個writeData協(xié)程，向管道intChan中寫入50個整數(shù)；

②開啟一個readData協(xié)程，從管道intChan中讀取writeData寫入的數(shù)據(jù)；

③注意: writeData和readDate操作的是同一個管道；

④主線程需要等待writeData和readDate協(xié)程都完成工作才能退出管道。

方法：

①開兩個管道；

②當(dāng)writeData協(xié)程完成后，close數(shù)據(jù)管道，readData協(xié)程對數(shù)據(jù)管道intChan的數(shù)據(jù)讀完之后，就向退出管道exitChan寫入一個 true，close掉；

③主線程循環(huán)檢測退出管道里是否有數(shù)據(jù)，如果有，說明readData協(xié)程完成，主程序就可以退出了。

實例2：要求統(tǒng)計1-200000的數(shù)字中，哪些是素數(shù)？

分析思路：使用并發(fā)/并行的方式，將統(tǒng)計素數(shù)的任務(wù)分配給多個（4個）goroutine去完成。

定義三個管道：

intChan ：放80000個數(shù)

primeChan：放素數(shù)

exitChan ：4個協(xié)程運行完畢的標(biāo)志

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?channel使用細(xì)節(jié)和注意事項

①channel可以聲明為只讀?/ 只寫性質(zhì)

②使用 select可以解決從管道取數(shù)據(jù)的阻塞問題（不知道何時關(guān)閉管道時）

③goroutine中使用recover，解決“協(xié)程中出現(xiàn)panic，導(dǎo)致程序崩潰”的問題。

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?通道的數(shù)據(jù)接收，?4種寫法。

①阻塞接收數(shù)據(jù)

將接收變量作為<-操作符的左值，格式：data := <-ch

執(zhí)行該語句時將會阻塞，直到接收到數(shù)據(jù)并賦值給data變量。

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②非阻塞接收數(shù)據(jù)

語句不會發(fā)生阻塞，格式：data, ok := <-ch

data：表示接收到的數(shù)據(jù)。未接收到數(shù)據(jù)時，data為通道類型的零值。

ok：表示是否接收到數(shù)據(jù)。

非阻塞的通道接收方法可能造成高的CPU占用，因此使用非常少。如果需要實現(xiàn)接收超時檢測，可以配合 select 和計時器 channel進(jìn)行。

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③接收任意數(shù)據(jù)，忽略接收的數(shù)據(jù)

阻塞接收數(shù)據(jù)后，忽略從通道返回的數(shù)據(jù)，格式：<-ch

執(zhí)行該語句時將會發(fā)生阻塞，直到接收到數(shù)據(jù)，但接收到的數(shù)據(jù)會被忽略。

這個方式實際上只是通過通道在 goroutine 間阻塞收發(fā)實現(xiàn)并發(fā)同步。

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使用通道做并發(fā)同步的寫法，可以參考下面的例子：

④循環(huán)接收

通道的數(shù)據(jù)接收可以借用for range語句進(jìn)行多個元素的接收操作，格式：

for data := range ch {

}

通道ch是可以進(jìn)行遍歷的，遍歷的結(jié)果就是接收到的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)類型就是通道的數(shù)據(jù)類型。通過for遍歷獲得的變量只有一個，即上面例子中的data。

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