TA的每日心情 | 无聊 2019-6-2 14:11 |
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签到天数: 4 天 [LV.2]圆转纯熟
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1. 前言2. 通道简介
2.1 声明2.1 读写2.3 通道详解
2.3.1 例子2.3.2 死锁2.3.3 关闭通道2.3.4 缓冲区2.3.5 通道的长度和容量2.3.6 单向通道2.3.7 Select2.3.8 default case 块2.3.9 空 select2.3.10 Deadlock2.3.11 nil通道
2.4 多协程协同工作2.5 WaitGroup
2.5.1 简介2.5.2工作池2.5.3 Mutex
3. 结语如何学习Go
1. 前言
在go社区有这样一句话
不要通过共享内存来通信,而是通过通信来共享内存。
go官方是建议使用管道通信的方式来进行并发。
通道 是用于协程间交流的通信载体。严格地来说,通道就是数据传输的管道,数据通过这根管道被 “传入” 或被 “读出”。 因此协程可以发送数据到通道中,而另一个协程可以从该通道中读取数据。
在这里就要引入一个新名词:协程
将线程再细分为多个协程,比如说是一条流水线上的多人协作。那么就可以减少各个线程内部的等待时间。
2. 通道简介
Go 提供一个 chan 关键词去创建一个通道。一个通道只能传入一种类型的数据,其他的数据类型不允许被传输。
将线程再分成更细的协程,使得中间等待时候更少,提高效率!
2.1 声明
- package main
- import "fmt"
- func main(){
- var channel chan int //声明了一个可以传入 int 类型数据的通道 channel 。
- fmt.Println(channel)
- //程序会打印nil, 因为通道的 0 值是 nil。
- }
复制代码 一个 nil 通道是没有用的。你不能向它传递数据或者读取数据。
因此,我们必须使用 make 函数器创建一个可以使用的通道。- package main
- import "fmt"
- func main(){
- channel := make(chan int)
- //声明了一个可以传入 int 类型数据的通道 channel 。
- fmt.Println(channel)
- //程序会打印channel的地址。 0xc0000180c0
- }
复制代码 它是一个指针内存地址。通道变量默认是一个指针。多数情况下,当你想要和一个协程沟通的时候,你可以给函数或者方法传递一个通道作为参数。当从协程接收到通道参数后,你不需要再对其进行解引用就可以从通道接收或者发送数据。
2.1 读写
Go 语言提供一个非常简洁的左箭头语法 <- 去从通道读写数据。
有变量接受管道值上面的代码意味着我们想要把 data 数据推入到通道 channel 中,注意看箭头的指向。
它表明是从 data数据 to到 通道 channel。
因此我们可以当作我们正在把 data 推入到通道 channel。
无变量接受管道值这个语句不会把数据传输给任何变量,但是仍然是一个有效的语句。
上面的通道操作默认是阻塞的。
在以前的课程中,我们知道可以使用 time.Sleep 去阻塞一个通道。通道操作本质上是阻塞的。当一些数据被写入通道,对应的协程将阻塞直到有其他的协程可以从此通道接收数据。
通道操作会通知调度器去调度其他的协程,这就是为什么程序不会一直阻塞在一个协程。通道的这些特性在不同的协程沟通的时候非常有用,它避免了我们使用锁或者一些 hack 手段去达到阻塞协程的目的。
2.3 通道详解
2.3.1 例子
- package main
- import "fmt"
- func Rush(c chan string) {
- fmt.Println("Hello "+ <-c + "!")
- // 声明一个函数 greet, 这个函数的参数 c 是一个 string 类型的通道。
- // 在这个函数中,我们从通道 c 中接收数据并打印到控制台上。
- }
- func main(){
- fmt.Println("Main Start")
- // main 函数的第一个语句是打印 main start 到控制台。
- channel := make(chan string)
- // 在 main 函数中使用 make 函数创建一个 string 类型的通道赋值给 ‘ channel ' 变量
- go Rush(channel)
- // 把 channel 通道传递给 greet 函数并用 go 关键词以协程方式运行它。
- // 此时,程序有两个协程并且正在调度运行的是 main goroutine 主函数
- channel <- "DEMO"
- // 给通道 channel 传入一个数据 DEMO.
- // 此时主线程将阻塞直到有协程接收这个数据. Go 的调度器开始调度 greet 协程接收通道 channel 的数据
- fmt.Println("Main Stop")
- // 然后主线程激活并且执行后面的语句,打印 main stopped
- }
- /*
- Main Start
- Hello DEMO!
- Main Stop
- */
复制代码 2.3.2 死锁
当通道读写数据时,所在协程会阻塞并且调度控制权会转移到其他未阻塞的协程。
如果当前协程正在从一个没有任何值的通道中读取数据,那么当前协程会阻塞并且等待其他协程往此通道写入值。
因此,读操作将被阻塞。类似的,如果你发送数据到一个通道,它将阻塞当前协程直到有其他协程从通道中读取数据。此时写操作将阻塞 。
下面是一个主线程在进行通道操作的时候造成死锁的例子- package main
- import "fmt"
- func main() {
- fmt.Println("main start")
- // main 函数的第一个语句是打印 main start 到控制台。
- channel := make(chan string)
- // 在 main 函数中使用 make 函数创建一个 string 类型的通道赋值给 ‘ channel ' 变量
- channel <- "GoLang"
- // 给通道 channel 传入一个数据 DEMO.
- // 此时主线程将阻塞直到有协程接收这个数据. Go 的调度器开始调度协程接收通道 channel 的数据
- // 但是由于没有协程接受,没有协程是可被调度的。所有协程都进入休眠状态,即是主程序阻塞了。
- fmt.Println("main stop")
- }
- /*
- 报错
- main start
- fatal error: all goroutines are asleep - deadlock! //所有协程都进入休眠状态,死锁
- goroutine 1 [chan send]:
- main.main()
- */
复制代码 2.3.3 关闭通道
- package main
- import "fmt"
- func RushChan(c chan string) {
- <- c
- fmt.Println("1")
- <- c
- fmt.Println("2")
- }
- func main() {
- fmt.Println("main start")
- c := make(chan string, 1)
- go RushChan(c)
- c <- "Demo1"
- close(c)
- /*
- 不能向一个关了的channel发信息
- main start
- panic: send on closed channel
- */
- c <- "Demo2"
- //close(c)
- /*
- close 放这里的话可以
- main start
- 1
- 2
- Main Stop
- */
- fmt.Println("Main Stop")
- }
复制代码 第一个操作 c <- "Demo2" 将阻塞协程直到有其他协程从此通道中读取数据,因此 greet 会被调度器调度执行。
第一个操作 <-c 是非阻塞的 因为现在通道c有数据可读。
第二个操作 <-c将被阻塞因为通道c已经没数据可读.
此时main协程将被激活并且程序执行close(c)关闭通道操作。
2.3.4 缓冲区
当缓冲区参数不是 0 的时候。协程将不会阻塞除非缓冲区被填满。
当缓冲区满了之后,想要再往缓冲区发送数据只有等到有其他协程从缓冲区接收数据, 此时的发送协程是阻塞的。
有一点需要注意, 读缓冲区的操作是渴望式读取,意味着一旦读操作开始它将读取缓冲区所有数据,直到缓冲区为空。
原理上来说读操作的协程将不会阻塞直到缓冲区为空。- package main
- import "fmt"
- func RushChan(c chan string) {
- for {
- val ,_ := <-c
- fmt.Println(val)
- }
- }
- func main() {
- fmt.Println("Main Start")
- c := make(chan string, 1)
- go RushChan(c)
- c <- "Demo1" //结果1
- //c <- "Demo2" //结果2
- fmt.Println("Main Stop")
- }
- /*
- 结果1:
- Main Start
- Main Stop
- */
- /*
- 结果2:
- Main Start
- Join
- Mike
- Main Stop
- */
复制代码 由于这是一个缓冲的通道,当我只有c <- Demo1的时候,这里面只是满了,但是是不会阻塞的。所以子协程接受到了这个数据Demo1,但是由于是非阻塞,所以主线程没有被阻塞,并没有等子协程完成就结束了,结果1就是这样出现了。
当加多一个c <- Demo2 的时候,这时就要等缓冲区空了,也就是等有协程把Demo1读取,所以就会导致主线程阻塞,此时的结果就是结果2了。- package main
- import "fmt"
- func RushChan(c chan string) {
- for {
- val ,_ := <-c
- fmt.Println(val)
- }
- }
- func main() {
- c := make(chan int,3)
- c <- 1
- c <- 2
- c <- 3
- close(c)
- for elem := range c {
- fmt.Println(elem)
- }
- }
复制代码 这里虽然关闭了通道,但是其实数据不仅在通道里面,数据还在缓冲区中的,我们依然可以读取到这个数据。
2.3.5 通道的长度和容量
和切片类似,一个缓冲通道也有长度和容量。
通道的长度是其内部缓冲队列未读的数据量,而通道的容量是缓冲区可最大盛放的数据量。
我们可以使用 len 函数去计算通道的长度,使用 cap 函数去获得通道的容量。和切片用法神似- package main
- import "fmt"
- func RushChan(c chan string) {
- for {
- val ,_ := <-c
- fmt.Println(val)
- }
- }
- func main() {
- c := make(chan int,3)
- c <- 1
- c <- 2
- fmt.Println("长度: ",len(c))
- fmt.Println(<-c)
- fmt.Println("长度: ",len(c))
- fmt.Println(<-c)
- fmt.Println("长度: ",len(c))
- fmt.Println("容量: ",cap(c))
- }
- /*
- 结果:
- 长度: 2
- 1
- 长度: 1
- 2
- 长度: 0
- 容量: 3
- */
复制代码 这个 c 通道容量为 3,但只盛放了 2 个数据。Go 就不用去阻塞主线程去调度其他协程。你也可以在主线程中去读取这些数据,因为虽然通道没有放满,也不会阻止你去从通道读取数据。
2.3.6 单向通道
目前为止,我们已经学习到可以双向传递数据的通道,或者说,我们可以对通道做读操作和写操作。但是事实上我们也可以创建单向通道。比如只读通道只允许读操作,只写通道只允许写操作。
单向通道也可以使用 make 函数创建,不过需要额外加一个箭头语法。- roc := make(<-chan int)
- soc := make(chan<- int)
复制代码 在上面的程序中, roc 是一个只读通道,<- 在 chan 关键词前面。 soc is 只写通道,<- 在 chan 关键词后面。 他们也算不同的数据类型。
但是单向通道有什么作用呢 ?
使用单向通道可以 提高程序的类型安全性, 使得程序不容易出错。
但是假如你在一个协程中只需要读操作某通道,但是在主线程中却需要读写操作这个通道该怎么办呢?
幸运的是 Go 提供了一个简单的语法去把双向通道转化为单向通道。- package main
- import "fmt"
- func greet(roc <-chan string) {
- fmt.Println("Hello " + <-roc ,"!")
- }
- func main() {
- fmt.Println("Main Start")
- c := make(chan string)
- go greet(c)
- c <- "Demo"
- fmt.Println("Main Stop")
- }
- /*
- 结果
- Main Start
- Hello Demo !
- Main Stop
- */
复制代码 我们修改 greet 协程函数,把参数 c 类型从双向通道改成单向接收通道。
现在我们只能从通道中读取数据,通道上的任何写入操作将会发生错误:
“invalid operation: roc <- “Temp” (send to receive-only type <-chan string)”.
2.3.7 Select
select 和 switch 很像,它不需要输入参数,并且仅仅被使用在通道操作上。
Select 语句被用来执行多个通道操作的一个和其附带的 case 块代码。
原理
让我们来看下面的例子,讨论下其执行原理- package main
- import (
- "fmt"
- "time"
- )
- var start time.Time
- func init() {
- start = time.Now()
- }
- func service1(c chan string) {
- time.Sleep(3 * time.Second)
- c <- "Hello from service 1"
- }
- func service2(c chan string) {
- time.Sleep(5 * time.Second)
- c <- "Hello from service 2"
- }
- func main() {
- fmt.Println("main start", time.Since(start))
- chan1 := make(chan string)
- chan2 := make(chan string)
- go service1(chan1)
- go service2(chan2)
- select {
- case res := <-chan1:
- fmt.Println("Response form service 1", res, time.Since(start))
- case res := <-chan2:
- fmt.Println("Response form service 2", res, time.Since(start))
- }
- fmt.Println("main stop ",time.Since(start))
- }
- /*
- 结果:
- main start 0s
- Response form service 1 Hello from service 1 3.0018445s
- main stop 3.0019815s
- */
复制代码 从上面的程序来看,我们知道 select 语句和 switch 很像,不同点是用通道读写操作代替了布尔操作。通道将被阻塞,除非它有默认的 default 块 (之后将介绍)。一旦某个 case 条件执行,它将不阻塞。
所以一个 case 条件什么时候执行呢 ?
如果所有的 case 语句(通道操作)被阻塞,那么 select 语句将阻塞直到这些 case 条件的一个不阻塞(通道操作),case 块执行。
如果有多个 case 块(通道操作)都没有阻塞,那么运行时将随机选择一个不阻塞的 case 块立即执行。
为了演示上面的程序,我们开启两个协程并传入对应的通道变量。然后我们写一个带有两个 case 操作的 select 语句。 一个 case 操作从 chan1 读数据,另外一个从 chan2 读数据。这两个通道都是无缓冲的 , 读操作将被阻塞 。所以 select 语句将阻塞。因此 select 将等待,直到有 case 语句不阻塞。
当程序执行到select语句后,主线程将阻塞并开始调度 service1 和service2协程。 service1 休眠 3 秒 后未阻塞的把数据写入通道 chan1 与其类似,service2等待 5 秒 后未阻塞的把数据写入通道chan2因为 service1 比 service2 早一步执行完毕,case 1 将首先调度执行,其他的 cases 块 (这里指 case 2) 将被忽略。 一旦 case 块执行完毕, main 线程将开始继续执行。
所以并没有输出case2的结果
上述程序真实模拟了一个数百万请求的服务器负载均衡的例子,它从多个有效服务中返回其中一个响应。
使用协程,通道和 select 语句,我们可以向多个服务器请求数据并获取其中最快响应的那个。
为了模拟上面哪个 case 块率先返回数据,我们可以直接去掉 Sleep 函数调用。- package main
- import (
- "fmt"
- "time"
- )
- var start time.Time
- func init() {
- start = time.Now()
- }
- func service1(c chan string) {
- c <- "Hello from service 1"
- }
- func service2(c chan string) {
- c <- "Hello from service 2"
- }
- func main() {
- fmt.Println("main start", time.Since(start))
- chan1 := make(chan string)
- chan2 := make(chan string)
- go service1(chan1)
- go service2(chan2)
- select {
- case res := <-chan1:
- fmt.Println("Response form service 1", res, time.Since(start))
- case res := <-chan2:
- fmt.Println("Response form service 2", res, time.Since(start))
- }
- fmt.Println("main stop ",time.Since(start))
- }
复制代码结果一:
main start 0s
Response form service 1 Hello from service 1 539.3 |
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