wen 编程最新 2024-01-31

Go通关09：并发掌握，goroutine和channel声明与使用！

什么是进程、线程

进程就是一个应用程序的工作空间，比如你打开的QQ,微信，工作空间包含了该程序运行所需的所有资源。而线程是进程中的执行单位，一个进程最少有一个线程。

进程与线程对比

进程是系统资源分配和调度的最小单位
线程是程序执行的最小单位
一个进程由一个或多个线程组成，线程是进程中代码的不同执行路线
进程之间相互独立，进程中的线程共享程序的内存空间及资源
线程在时间效率和空间效率都比进程要高

协程

协程是一种用户态的轻量级线程，线程是CPU来调度，而协程的调度完全是由用户来控制的。

协程与线程对比

一个线程可以有多个协程
线程、进程都是同步机制，而协程是异步
协程可以保留上一次调用时的状态，当过程重入时，相当于进入了上一次的调用状态
协程是需要线程来承载运行的，所以协程并不能取代线程，线程是被分割的CPU资源，协程是组织好的代码流程

并发、并行

并发和并行是相对于进程或者线程来说的。
并发是一个或多个CPU对多个进程/线程之间的多路复用，通俗讲就是CPU轮流执行多个任务，而每个任务都执行一小段，从宏观来看就像在同时执行。
并行必须有多个CPU来提供支持，真正意义上的在同一时刻执行多个进程或线程。

Go语言协程

Go中没有线程的概念，只有协程（goroutine），协程相比线程更加轻量，上下文切换更快。Goroutine由 Go 自己来调度，我们只管启用。
goroutine 通过 go 关键字来启动，非常简单，go 关键字后面加一个方法或函数 go function()

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func main (){
	go fmt.Println("微客鸟窝")
	fmt.Println("我是无尘啊")
	time.Sleep(time.Second) //等待一秒，使goroutine 执行完毕
}

运行结果：

我是无尘啊
微客鸟窝

Channel

channel（通道）是用来解决多个 goroutine 之间通信问题的。

在 Go 语言中，提倡通过通信来共享内存，而不是通过共享内存来通信，其实就是提倡通过 channel 发送接收消息的方式进行数据传递，而不是通过修改同一个变量。所以在数据流动、传递的场景中要优先使用 channel，它是并发安全的，性能也不错。

channel 声明

ch := make(chan string)

使用 make 函数
chan 是关键字，表示 channel 类型，chan 是一个集合类型
string 表示 channel 里存放数据的类型

chan 使用

chan 只有发送和接收两种操作：

发送： <-chan //向chan内发送数据
接收： chan-> //从chan中获取数据

示例：

package main

import (
	"fmt"
)

func main() {
	ch := make(chan string)
	go func(){
		fmt.Println("微客鸟窝")
		ch <- "执行完毕"
	}()

	fmt.Println("我是无尘啊")
	value := <-ch
	fmt.Println("获取的chan的值为：",value)
}

运行结果

我是无尘啊
微客鸟窝
获取的chan的值为： 执行完毕

有了 chan 后，我们可以不使用 Sleep 来等 goroutine执行完了，因为接收操作(value := <-ch)会阻塞等待，直到它获取到值为止。

无缓冲 channel

上面的操作就是一个无缓冲 channel，通道的容量是0，它不能存储数据，只是起到了传输的作用，所以无缓冲 channel 的发送和接收操作是同时进行的

有缓冲 channel

在声明的时候，我们可以传入第二个参数，即channel容量大小，这样就是创建了一个有缓冲 channel。

//创建一个容量为3的 channel，其内部可以存放3个类型为int的元素
ch := make(chan int,3)

有缓冲 channel 内部有一个队列
发送操作是向队列尾部追加元素，如果队列满了，则阻塞等待，直到接收操作从队列中取走元素。
接收操作是从队列头部取走元素，如果队列为空，则阻塞等待，直到发送操作向队列追加了元素。
可以通过内置函数 cap 来获取 channel 的容量，通过内置函数 len 获取 channel 中元素个数。

ch := make(chan int,3)
ch <- 1
ch <- 2
fmt.Println("容量为",cap(ch),"元素个数为：",len(ch))
//打印结果：容量为 3 元素个数为： 2

关闭 channel

使用内置函数 close :close(ch)

channel 关闭了就不能再向其发送数据了，否则会引起 panic 异常。
可以从关闭了的 channel 中接收数据，如果没数据，则接收到的是元素类型的零值。

单向 channel

只能发送或者只能接收的 channel 为单向 channel。

单向 channel 声明

只需要在基础声明中增加操作符即可：

send := make(ch<- int) //只能发送数据给channel
receive := make(<-ch int) //只能从channel中接收数据

示例：

package main

import (
	"fmt"
)
//只能发送通道
func send(s chan<- string){
	s <- "微客鸟窝"
}
//只能接收通道
func receive(r <-chan string){
	str := <-r
	fmt.Println("str:",str)
}
func main() {
	//创建一个双向通道
	ch := make(chan string)
	go send(ch)
	receive(ch)
}

//运行结果: str: 微客鸟窝

select+channel

select 可以实现多路复用，即同时监听多个 channel。

发现哪个 channel 有数据产生，就执行相应的 case 分支
如果同时有多个 case 分支可以执行，则会随机选择一个
如果一个 case 分支都不可执行，则 select 会一直等待

示例：

package main

import (
	"fmt"
)

func main() {
	ch := make(chan int, 1)
	for i := 0; i < 10; i++ {
		select {
		case x := <-ch:
			fmt.Println(x)
		case ch <- i:
			fmt.Println("--", i)
		}
	}
}