Go并发编程(上)
目录
一、go语言当中的协程
二、MPG模型介绍
三、Goroutine 的使用
3.1 协程的开启
3.2 优雅地等待子协程结束
四、捕获子协程的panic
五、管道Channel
5.1、认识管道
5.2、Channel的遍历和关闭
5.3 、用管道实现生产者消费者模型
5.4、Channel一些使用细节和注意事项
一、go语言当中的协程
在C++中我们要实现并发编程的时候,我们通常需要自己维护一个线程池,并且需要自己去包装一个又一个的任务,同时需要自己去调度线程执行任务并维护上下文切换,这一切通常会耗费程序员大量的心智。那么能不能有一种机制,程序员只需要定义很多个任务,让系统去帮助我们把这些任务分配到CPU上实现并发执行呢?
Go语言中的goroutine就是这样一种机制,goroutine的概念类似于线程,但 goroutine是由Go的运行时(runtime)调度和管理的。Go程序会智能地将 goroutine 中的任务合理地分配给每个CPU。Go语言之所以被称为现代化的编程语言,就是因为它在语言层面已经内置了调度和上下文切换的机制。
在Go语言编程中你不需要去自己写进程、线程、协程,你的技能包里只有一个技能–goroutine,当你需要让某个任务并发执行的时候,你只需要把这个任务包装成一个函数,开启一个goroutine去执行这个函数就可以了,就是这么简单粗暴
二、MPG模型介绍
我们先来看一下Go语言的并发模式,发现是不同于C++的
下面我们来解释一下MPG模式当中的M、P、G分别代表什么意思
模型解释:
G0, G1,G2 谁先执行完是完全不确定的,这不像是java语言,java可以给每个线程分别设置一个优先级,然后控制线程的执行顺序,但是go的话是不行的。 程序员只能把一个协程开启,但是中间的过程是无法去决定的。
三、Goroutine 的使用
3.1 协程的开启
两种方法开启,当然这里只是开启,并没有去等待协程的结束。
3.2 优雅地等待子协程结束
父协程结束后,子协程并不会结束。main协程结束后,所有协程都会结束。
代码演示:
var wg = sync.WaitGroup{}func Add() {defer wg.Done()time.Sleep(1 * time.Second)fmt.Println("over")
}func main() {wg.Add(2)go Add() //开启了一个协程,并没有等待结束go Add()wg.Wait()
}
四、捕获子协程的panic
何时会发生panic:
-
运行时错误会导致panic,比如数组越界、除0。
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程序主动调用panic(error)。
panic会执行什么:
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逆序执行当前goroutine的defer链(recover从这里介入)。
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打印错误信息和调用堆栈。
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调用exit(2)结束整个进程。
关于defer
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defer在函数退出前被调用,注意不是在代码的return语句之前执行,因为return语句不是原子操作。
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如果发生panic,则之后注册的defer不会执行。
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defer服从先进后出原则,即一个函数里如果注册了多个defer,则按注册的逆序执行。
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defer后面可以跟一个匿名函数。
五、管道Channel
5.1、认识管道
管道其本质上是一个环形队列,在这里说明一下定义管道有以下节点需要注意
1.hannel本质就是一个数据结构-环形队列
2.数据是先进先出[FIFO : [first in first out]
3.线程安全,多goroutine访问时,不需要加锁,就是说channel本身就是线程安全的(编译器底部维护的)4.channel有类型的,一个string的channel只能存放string类型数据
下面我们来看看如何定义管道
var intChan chan int //intChan用来存储int数据var mapChan chan map[int]string//mapChan用来存储map[int]string类型var perChan chan People//用来存储自定义类型Peoplevar perChan2 chan *People
在这里有以下几点需要注意
- 管道channel 是引用类型,需要初始化以后才能插入数据,也就是make
- 管道是有类型的,管道的类型是什么就只能写入这种类型的数据
- 当管道写满了以后,在没有别的协程的情况下,再次写入会导致死锁
- 在没有使用协程的情况下(取完没放入),当管道为空,再取,会报deadlock
- 遍历管道时需要提前把管道关闭(close),否则会导致死锁
代码进行演示
func main() {ch := make(chan int, 5)//创建一个管道for i := 0; i < 5; i++ {ch <- i //在管道当中写入数据}for len(ch) > 0 {value := <-chfmt.Println(value)}ch = make(chan int) //非缓冲通道val := <-ch //没有初始化就取数据,会发生错误的fmt.Println(val)//注意channel关闭之后不能向channel当中写入数据,否则会造成死锁/*channel支持for --range遍历但是请注意两个细节遍历时如果channel没有关闭则会出现deadlock的错误在遍历时如果channel以及关闭了则会正常的遍历数据,遍历完毕之后就会退出吧遍历*/intchan := make(chan int, 100)for i := 0; i < 100; i++ {intchan <- i//放入100个数据到channel当中}//for i := 0; i < len(intchan); i++ {// fmt.Println(<-intchan)// //注意这样会少50个数据所以不能这样遍历管道的长度是一直在变的//}close(intchan) //遍历其一定需要将管道关闭否则会造成死锁for v := range intchan {fmt.Println(v)}
}
5.2、Channel的遍历和关闭
1.channel的关闭:使用内置函数close可以关闭channel,当channel关闭后,就不能再向channel写数据了,但是仍然可以从该channel读取数据,就算读取数据个数大于容量,也能读取到,只是读出来的是0 ,这时候就需要用 v,ok := < - intChan, 如果管道没有关闭,是会阻塞在这一步的,也就是说ok这里不会有值
for {v, ok := <-intChan2if !ok {//证明没有数据了fmt.Println("没有数据了") fmt.Println(v) // 读出来的是0break}fmt.Println(v)}
2.channel支持for-range 遍历和普通for进行遍历,但是普通的for循环遍历, 因为取出操作本身会导致长度变化所以我们不建议使用。
3.在遍历时,如果channel没有关闭,则回出现deadlock的错误。在遍历时,如果channel已经关闭,则会正常遍历数据,遍历完后,就会退出遍历。
func main() {intChan := make(chan int, 3)intChan <- 1intChan <- 2close(intChan) //关闭管道//关闭管道后就不能存放了,但是可以取数据x1 := <-intChanx2 := <-intChan//x3 := <-intChan//x4 := <-intChanfmt.Println(x1)fmt.Println(x2)//fmt.Println(x3)//fmt.Println(x4)intChan2 := make(chan int, 100)for i := 0; i < 100; i++ {intChan2 <- i}//遍历管道前切记要先close//不能使用普通的for循环,因为管道的数量在动态变化的 ,但是这里如果提前直到数量是100,循环的话i<100 就行//for i := 0; i < len(intChan2); i++ {// x := <-intChan2// fmt.Println(x)//}close(intChan2) //遍历前切记要先关闭管道for v := range intChan2 {fmt.Println(v)}}
5.3 、用管道实现生产者消费者模型
1.开启一个Writea协程,向管道intChan中写入50个整数
2.开启一个Read协程,从管道intChan中读取writeData写入的数据。3.注意: Write和Read操作的是同一个管道
4.主线程需要等待Write和Read协程都完成工作才能退出[管道]
代码展示:
package mainimport ("fmt"
)func Write(intChan chan int) {for i := 0; i < 50; i++ {fmt.Printf("写入数据 :%d \n", i)intChan <- i}close(intChan) //写完之后关闭管道,但是不影响取
}func Read(intChan chan int, boolChan chan bool) {for {//time.Sleep(time.Millisecond * 100) //先等一秒,为了留时间给生产者,不等可能会直接退出v, ok := <-intChanif !ok { //证明已经没有数据了fmt.Println("管道已经没有数据了。。。")break}fmt.Printf("读出了数据 :%d\n", v)}//任务完成向管道当中写入数据boolChan <- true//通知主线程该结束了close(boolChan)
}func main() {intChan := make(chan int, 10)boolChan := make(chan bool, 1) //用来标记是否执行完的管道go Read(intChan, boolChan) //开启消费者go Write(intChan) //开启生产者for { //让主线程一直在这里等待,直到boolChan有数据了_, ok := <-boolChanif ok {break}}
}
5.4、Channel一些使用细节和注意事项
在go语言当中如果某个协程出现了异常,如果我们不做任何处理那么就会导致整个程序崩溃掉。在go语言当中我们可以使用
defer + recover来处理整个异常。
如果我们起了一个协程,但是这个协程出现了panic,如果我们没有捕获这个panic,就会造成整个程序崩溃,这时我们可以在goroutine中使用recover来捕获panic,进行处理,这样即使这个协程发生的问题,但是主线程仍然不受影响,可以继续执行
package mainimport ("fmt""time"
)/*go语言当中使用recover解决协程当中出现的panic导致程序崩溃的问题如果一个协程出现了异常会导致整个程序崩溃,此时我们需要使用recover来捕获这个panic这样就不会影响其它协程*/func Say() {for i := 0; i < 10; i++ {fmt.Println("hello world")}
}func Test() {//使用defer + recover捕获抛出的panicdefer func() { if err := recover(); err != nil {fmt.Println("test()协程发生错误:\n", err)}}()var myMap map[int]string //需要提前makemyMap[0] = "提升和" //没有提前make}
func main() {go Test()go Say()time.Sleep(time.Second)
}