Golang 並發以及通道的使用方式
Golang最擅長的就是並發編程,使用Golang可以很方便的進行並發編程。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
大概要執行25秒的時間,因為我們的foo中休眠5s,5次循環,去掉其他時間至少需要25秒時間執行完成。
現在,我們希望並發調用Foo函數,很簡單,使用go關鍵字創建協程(協程比線程的執行更加輕量級)
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) }
在調用Foo前使用瞭go,這樣就會並發執行,最後添加休眠10秒,是防止主進程結束,協程也被銷毀。
下面的例子使用通道我們可以看到更優雅的解決方法
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 } }
通道屬於復合類型,我們使用make函數創建通道,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。
我們在主函數中向Foo函數傳遞通道作為參數,當Foo函數執行結束後,通過通道發送數字1(ch <- 1),在主函數中我們進行計數,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。
當五個協程都執行結束後退出循環。使用通道,我們還可以實現生產者和消費者模式。
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) }
我們在生產者和消費者之間使用ch通道傳遞數據,使用reslut通道給主函數返回結果。註意觀察Consumer函數和Producer函數的參數列表,這裡通道參數的傳遞略有不同,指明瞭通道的方向,chan<-代表我們可以向通道寫數據,但是不能使用通道讀數據,<-chan正好相反,隻能從通道中讀取數據而不可以寫入數據。
可以看到,go語言實現並發非常簡單,借用通道,又可以在不同的協程之間方便的傳輸數據。
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) }
優點:
go 語言自帶的唯一一個並發安全性的類型
定義:使用go的內建函數make, chan 是關鍵字, int是通道類型的數據,3是通道容量大小,不能小於0,如果為0,則表示非緩沖通道。
性質:
1. 通道中發送操作是互斥的,接收操作也是互斥的,比如上面,往channel中發送1,2,3,這發生再三個時刻,同一時刻你不可能發送1同時發送2,接收操作也是同樣的道理。
2. 發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中發送1的同時又把1從channel取出來,隻有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,channel <- 1 這句代碼之後的代碼是不會得到執行的,這就是所謂的阻塞.
以上這三個性質,隱約的感覺到瞭,就是為瞭實現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發送到channel中,首先元素1復制一個副本發送到通道,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,等到對方完全取走後,通道裡的副本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:
發生在通道緩存已滿,但還忘通道裡面發送元素,比如註釋中的”報錯1″處,因為通道的容量就是3,你寫瞭1,2,3之後再往裡面寫這時就寫不進一直阻塞再那裡
發送再通道緩存已空,但是還想從通道中取值,比如註釋中的”報錯2″處,此時你已取走瞭1,2,3,你再取值時,已經為空就一直阻 塞再那裡
對於非緩沖通道,比如示例3,定義瞭一個channel2通道,容量為0,程序執行到“channel2 <- 1”處會阻塞,因為你忘裡面發送元素瞭,而沒有取走,後面的代碼就不執行一直阻塞,直到這個值被取走瞭之後,才會被執行。就如上面再goroutine中隻有5秒過後channel2的元素被取走給瞭v之後,“the time is over\n” 語句才會被執行輸出。
三. 通道引發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 */ }
往一個已經關閉瞭的通道裡面發送值時會引發“panic”。比如上面註釋報錯3處,前面已執行“close(channel3)”關閉通道操作,再往裡面發送值就會引發panic。
關閉一個已經關閉的通道時,會引發“panic”。比如上面註釋“報錯4”處。
示例5和示例6的區別僅僅在於關閉通道後,裡面是否還有值剩餘?假設有剩餘,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表示取到瞭值,其為false表示沒有取到值,這樣僅僅可以避免引發“panic”,如果通道已經關閉且無元素值,則取出的第二個bool值為false;若從已關閉的通道裡面(裡面無剩餘元素值)再次讀取元素值,則第二個值為true。
總結:第二個bool值為false,則通道肯定關閉瞭,值為true,可能關閉也可能沒有關閉
以上為個人經驗,希望能給大傢一個參考,也希望大傢多多支持WalkonNet。如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教。
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