Golang

Go_Concurrency

并发/concurrency

传统并发基于线程，golang基于CSP

CSP: communicating sequential processes, 通信顺序进程。

go的并发同步模型来自CSP泛型。CSP是一种消息传递模型，用于在goroutine之间同步和传递数据的类型是channel.

concurrency:并发,同时管理很多事情，可以执行到一半就暂停去做其他事情.有同时执行的能力，但不一定要同时执行.并发属于代码。

所以如果是单个cpu，每次只能运行一个goroutine,如果是多cpu,就是并行,每个cpu都可以跑goroutine.

parallelism: 并行,让不同的代码在不同的物理处理器上同时执行. 并行属于运行中的程序。并行是时间或者上下文的概念。

process: 进程, 是系统资源和调度的基本单位，包括内存，句柄，线程等。

thread: 线程,是cpu调度和分配的基本单位,每个进程至少包含一个线程，初始线程就是主线程，每个线程绑定到一个逻辑cpu上运行。

co-routine: 协程，大量线程会消耗内存和cpu调度，将线程分为内核态线程和用户态线程，每个用户态线程绑定到内核态线程，但是cpu不知道用户态线程的存在，我们把用户态线程叫协程。

goroutine: go语言的协程，是并行的，通过channel来通信.

GMP: goroutine的实现模型。

G: goroutine, 初始栈2kb，够过go关键字创建，包含grunable, grunning, gwaiting三种状态。

M: machine，对应OS线程，与cpu绑定，golang默认10000个，SetMaxThreads可以设置，需要绑定P才能执行G，否则休眠。

P: processor, 逻辑处理器，管理G的本地队列和调度上下文。由GOMAXPROCS确定个数(默认cpu核个数)。用来 解决GM的锁竞争问题。

不要通过共享内存通信，通过通信来共享内存。

goroutines

go关键字会启动一个新的goroutine并执行.

每个goroutine会绑定到一个逻辑处理器P上运行，每个逻辑处理器会绑定到单个操作系统线程。

当goroutine阻塞，就会把goroutine和machine从逻辑处理器P上分离，然后创建一个新的machine绑定到该逻辑处理器P，并继续运行队列中的其它goroutine.

当阻塞的goroutine恢复，会再次进入队列，和该goroutine绑定的machine也会保存下来.

go FuncName(...)

主进程main结束了，goroutine也结束．

竟态

race condition: 竞争状态，多个goroutine同时操作同一资源.

# 检测竞争状态
$ go build -race

所以要解决goroutine间的通信和同步的问题.

通过通信共享内存，而不是通过共享内存而通信,说明解决并发问题优先使用chan，而不是sync包。

channel还是mutex,选择的依据是他们的能力/特性.

channel的能力是让数据流动起来，擅长的是数据流动的场景:

  • 传递数据的所有权，即把某个数据发送给其他协程
  • 分发任务，每个任务都是一个数据
  • 交流异步结果，结果是一个数据

sync的能力是数据不动，某段时间只给一个协程访问数据的权限擅长数据位置固定的场景:

  • 缓存
  • 状态

channel

goroutine通过channel来通信和同步。

channels是引用类型,chan是线程安全的，并且不会有数据冲突。

chan通过make来创建，通过close来关闭．chan是先进先出的FIFO.

chan 支持的类型Type： 基本类型（number, string, bool），复合类型（pointer, struct, array, slice, map, function, interface），自定义类型.

chan的Type不能是channel本身。

申明一个变量:

var ChanName chan Type

定义一个chan, 默认chan都是双向的:

var ch = make(chan Type, cap)
ch := make(chan Type, cap)

chan的方向：

将make创建的双向转换为单向,也可以直接在函数参数申明单向。

只接收的chan无法关闭

var recvOnly chan<- Type = ch

只发送的chan

var sendOnly <-chan Type = ch

操作chan:

ch <- v    # 发送值到ch
v := <-ch    # 从ch接收值, 并赋予Type类型变量v
v, ok = <-ch # 从ch接收值带状态, 如果ch关闭或没有数据，ok就为false.

无缓冲的chan(同步):

ch := make(chan Type)

无缓冲的chan发送者会阻塞unbuffered，直到接收者接收数据, 也就是说是同步的synchronous.

只有发送者或只有接受者的chan会导致死锁，产生panic.

带缓冲的chan（异步）:

带缓冲的chan，在缓冲区满之前，都不会阻塞buffered，是异步的asynchronous.

只有通道中没有要接收的值，接收动作才会阻塞.

只有在通道没有可用缓冲区容纳被发送的值，发送动作才会阻塞．

ch := make(chan Type, cap)

// 带缓冲的chan可以通过range遍历
for val := range ch {
    fmt.Println(val)
}

显示关闭chan:

通道关闭后，不能再向通道发送值，但是已经发送的值可以被接收.

// 一般在生产者(发送动作)关闭chan
close(ch)

// 如果chan关闭ok=false, v为零值.
v, ok := <-ch

select

监听chan的数据流，类似于switch-case, 可用于处理多个chan的情况

运行规则：

  1. 每次执行select都只会执行一个case或者执行default；当有case可以执行，default不会执行；没有case执行时才执行default。

  2. 当没有case或default可以执行，select阻塞等待。

  3. 当有多个case可以执行，select随机选择一个执行。

  4. case后面必须是读或写chan的操作，否则编译出错。

    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background()) select { case var := <-ch1: do something case ch2 <-value: do something case <-time.After(2 * time.Second): fmt.Println(“timeout!”) case <-ctx.Done(): fmt.Println(“cancelled:”, ctx.Err()) … default: // default可以省略 do default thing. }

退出goroutine

for-range

range能感知channel关闭，当channel被发送数据的goroutine关闭时，range就会结束，然后退出for循环。

go func(send <-chan int) {
    for val := range send {
        ...
    }
}(sendOnly)

for-select

select有多路复用能力，for-select 可以持续处理多路多个channel的能力。但select不能感知channel的关闭.

context.Context退出goroutine:

go func() {
    for {
        select {
        case <-ctx.Done():
            fmt.Println("goroutine exiting:", ctx.Err())
            return
        default:
            fmt.Println("working...")
        }
    }
}

某个通道关闭，不再处理该通道，但是继续处理其它channel,select不会在nil的通道上进行等待:

go func() {
    for {
        select {
        case x, ok := in1:
            if !ok {
                in1 = nil   把只读channel设置为nil,select不会在这里阻塞。
            }
        case y, ok :=<-in2:
            if !ok {
                in2 = nil
            }
        if in1 == nil && in2 == nil {
            return
        }
    }
}()

使用专门channel发送退出信号,只需要在main中关闭channel，所有goroutine都会接收到信号退出:

go func() {
    for {
        select {
        case <- stopCh:
            ...
            return
        case <- t.C:
            ...
        }
    }
}()
© 2013 - 2025 Morgoth
Designed by Canux