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Golang学习笔记-Goroutines

2020-06-10 03:47:50 admin 642

## 并发

首先 go 是一个实现并发的语言，并非并行

### 并发 vs 并行

并行是在同一时间内，可以同时执行多个任务；并发则是在一个时间片内只能执行单一任务，并把一段时间切分为多个时间片，不同时间片执行不同任务，在宏观上看像是在一段时间内同时执行了多个任务。如下图：

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并行不会总是导致更快的执行时间。这是因为并行运行的组件可能必须相互通信。在组件在多个内核中并行运行的情况下，此通信开销很高。因此，并行程序并不总是能够缩短执行时间

在golang 中使用 goroutines 和 channel 实现并发。

## 什么是 Goroutines

Goroutine是与其他函数或方法同时运行的函数或方法。可以认为它是轻量级的线程。与线程相比，创建Goroutine的成本很小。因此，Go应用程序具有成千上万个同时运行的Goroutine。

## Goroutine 的优势

与线程相比，goroutines非常轻量。它们的堆栈大小只有几kb，并且堆栈可以根据应用程序的需要进行扩展和收缩，而对于线程，则必须指定堆栈大小并加以固定。

Goroutines在多路复用时会使用更少的OS线程。在具有数千个Goroutine的程序中，可能只有一个线程。如果该线程块中的任何Goroutine说正在等待用户输入，则将创建另一个OS线程，并将其余的Goroutine移至新的OS线程。作为程序员，我们从这些复杂的细节中抽象出来，并为它们提供了干净的API以进行并发工作。

Goroutine使用 channel 进行通信。通过设计通道，可以防止在使用Goroutines访问共享内存时发生争用情况。可以将 channel
视为与Goroutine进行通信的管道。

## 如何使用 Goroutine

在函数调用时，增加 `go` 关键字即可

import (  
        "fmt"
    )
    
    func hello() {  
        fmt.Println("Hello world goroutine")
    }
    func main() {  
        go hello()  // 开启一个新的 goroutine
        fmt.Println("main function")
    }

main 函数中创建了一个 goroutine，此时执行 main 函数的线程则称为 **主goroutine** (可以理解为父进程)  
然而这段程序只输出`main function`，这是为什么呢，首先我们需要知道两条 goroutine的特性

1. Goroutine 的调用时立刻返回的，并执行下一行代码。而且 Goroutine 的返回值将会被忽略
  2. 主Goroutine正在运行，其他任何Goroutine才能运行。如果主Goroutine终止，则程序将终止，并且其他Goroutine将不会运行。

在上述代码片中，主goroutine 开启 `hello()`后立刻打印 `main function`后退出，因此
`hello()`也并未执行完。可以在`go hello()` 后添加一行代码 `time.Sleep(1 *
time.Second)`等待其完成（这样做只是为了理解 goroutine 机制，实际中需要使用 channel 来实现等待其他 goroutine
的执行）。

### 多 goroutine

我们使用下面的代码加深一下理解

import (  
        "fmt"
        "time"
    )
    
    func numbers() {  
        for i := 1; i <= 5; i++ {
            time.Sleep(250 * time.Millisecond)
            fmt.Printf("%d ", i)
        }
    }
    func alphabets() {  
        for i := 'a'; i <= 'e'; i++ {
            time.Sleep(400 * time.Millisecond)
            fmt.Printf("%c ", i)
        }
    }
    func main() {  
        go numbers()
        go alphabets()
        time.Sleep(3000 * time.Millisecond)
        fmt.Println("main terminated")
    }

上述代码的执行流程如图所示

goroutine

图像的第一部分蓝色代表数字Goroutine，栗色的第二部分代表字母Goroutine，绿色的第三部分代表主Goroutine，黑色的最后一部分将上述三个全部合并，并向我们展示了程序的执行时序。

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