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Golang 并發(fā)以及通道的使用方式

更新時間：2021年03月22日 10:51:38 作者：有理叔

這篇文章主要介紹了Golang 并發(fā)以及通道的使用方式，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧

Golang最擅長的就是并發(fā)編程，使用Golang可以很方便的進行并發(fā)編程。先看一段普通的代碼

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)
 }
}

輸出為

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

大概要執(zhí)行25秒的時間，因為我們的foo中休眠5s，5次循環(huán)，去掉其他時間至少需要25秒時間執(zhí)行完成。

現(xiàn)在，我們希望并發(fā)調(diào)用Foo函數(shù)，很簡單，使用go關(guān)鍵字創(chuàng)建協(xié)程(協(xié)程比線程的執(zhí)行更加輕量級)

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)
}

在調(diào)用Foo前使用了go，這樣就會并發(fā)執(zhí)行，最后添加休眠10秒，是防止主進程結(jié)束，協(xié)程也被銷毀。

下面的例子使用通道我們可以看到更優(yōu)雅的解決方法

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
 }
}

通道屬于復合類型，我們使用make函數(shù)創(chuàng)建通道，通道類型是int，也就是我們可以使用該通道傳遞int類型的值。

我們在主函數(shù)中向Foo函數(shù)傳遞通道作為參數(shù)，當Foo函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，通過通道發(fā)送數(shù)字1(ch <- 1)，在主函數(shù)中我們進行計數(shù)，從通道中讀取值(<- ch)，當通道中沒有值的時候，我們將阻塞等待。

當五個協(xié)程都執(zhí)行結(jié)束后退出循環(huán)。使用通道，我們還可以實現(xiàn)生產(chǎn)者和消費者模式。

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)
}

我們在生產(chǎn)者和消費者之間使用ch通道傳遞數(shù)據(jù)，使用reslut通道給主函數(shù)返回結(jié)果。注意觀察Consumer函數(shù)和Producer函數(shù)的參數(shù)列表，這里通道參數(shù)的傳遞略有不同，指明了通道的方向，chan<-代表我們可以向通道寫數(shù)據(jù)，但是不能使用通道讀數(shù)據(jù)，<-chan正好相反，只能從通道中讀取數(shù)據(jù)而不可以寫入數(shù)據(jù)。

可以看到，go語言實現(xiàn)并發(fā)非常簡單，借用通道，又可以在不同的協(xié)程之間方便的傳輸數(shù)據(jù)。

補充：golang通道的定義

一. 通道的定義

先上一段代碼，

func main() {
 // 示例1
 //通道是一個先進先出（FIFO）的隊列
 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)
 // 報錯：fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
 // fmt.Printf("the first channel value is %v\n",<-channel)
}

優(yōu)點：

go 語言自帶的唯一一個并發(fā)安全性的類型

定義：使用go的內(nèi)建函數(shù)make, chan 是關(guān)鍵字, int是通道類型的數(shù)據(jù)，3是通道容量大小，不能小于0，如果為0，則表示非緩沖通道。

性質(zhì)：

1. 通道中發(fā)送操作是互斥的，接收操作也是互斥的，比如上面，往channel中發(fā)送1,2,3，這發(fā)生再三個時刻，同一時刻你不可能發(fā)送1同時發(fā)送2，接收操作也是同樣的道理。

2. 發(fā)送和接收操作對同一個元素是原子性的，就是說上面市不可能往channe1中發(fā)送1的同時又把1從channel取出來，只有1這個元素完整的復制進channel中時，你才可以取出1這個元素來

3. 發(fā)送操作在完成之前會被阻塞，接收操作也是同理，比如你把1往channel完完整整地復制進去通道，這需要時間，在這個時間內(nèi)，channel <- 1 這句代碼之后的代碼是不會得到執(zhí)行的，這就是所謂的阻塞.

以上這三個性質(zhì)，隱約的感覺到了，就是為了實現(xiàn)互斥同時保證元素的安全性

補充：

通道元素值移動的過程：比如把1發(fā)送到channel中，首先元素1復制一個副本發(fā)送到通道，等到要取走時，通道的副本1再復制一個副本2，給要取值的對方，等到對方完全取走后，通道里的副本1才會被刪除。

二. 通道阻塞情況分析

func main() {
 // 示例2
 channel := make(chan int,3)
 channel <- 1
 channel <- 2
 channel <- 3
 // 報錯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)
 // 報錯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：

發(fā)生在通道緩存已滿，但還忘通道里面發(fā)送元素，比如注釋中的"報錯1"處，因為通道的容量就是3，你寫了1,2,3之后再往里面寫這時就寫不進一直阻塞再那里

發(fā)送再通道緩存已空，但是還想從通道中取值，比如注釋中的"報錯2"處，此時你已取走了1,2,3，你再取值時，已經(jīng)為空就一直阻塞再那里

對于非緩沖通道，比如示例3,定義了一個channel2通道，容量為0，程序執(zhí)行到“channel2 <- 1”處會阻塞，因為你忘里面發(fā)送元素了，而沒有取走，后面的代碼就不執(zhí)行一直阻塞，直到這個值被取走了之后，才會被執(zhí)行。就如上面再goroutine中只有5秒過后channel2的元素被取走給了v之后,“the time is over\n” 語句才會被執(zhí)行輸出。

三. 通道引發(fā)panic

func main() {
 // 示例4
 channel3 := make(chan int,2)
 channel3 <- 1
 channel3 <- 2
 close(channel3)
 // 報錯3: panic: send on closed channel
 // channel3 <- 3
 // 報錯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)
 /*輸出：
 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)
 /*輸出：
 v4:1 b4:true
 v5:2 b5:true
 */
}

往一個已經(jīng)關(guān)閉了的通道里面發(fā)送值時會引發(fā)“panic”。比如上面注釋報錯3處，前面已執(zhí)行“close(channel3)”關(guān)閉通道操作，再往里面發(fā)送值就會引發(fā)panic。

關(guān)閉一個已經(jīng)關(guān)閉的通道時，會引發(fā)“panic”。比如上面注釋“報錯4”處。

示例5和示例6的區(qū)別僅僅在于關(guān)閉通道后，里面是否還有值剩余？假設(shè)有剩余，我們就可以從通道取值同時賦給兩個變量，第二個變量是bool類型值，其為true表示取到了值，其為false表示沒有取到值，這樣僅僅可以避免引發(fā)“panic”,如果通道已經(jīng)關(guān)閉且無元素值，則取出的第二個bool值為false;若從已關(guān)閉的通道里面（里面無剩余元素值）再次讀取元素值，則第二個值為true。

總結(jié)：第二個bool值為false,則通道肯定關(guān)閉了，值為true,可能關(guān)閉也可能沒有關(guān)閉

以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。如有錯誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教。

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