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请问Golang是怎么具体实现高并发的?

一、并发的意义

并发的意义就是让一个程序同时做多件事情,其目的只是为了能让程序同时做另一件事情而已,而不是为了让程序运行的更快(如果是多核处理器,而且任务可以分成相互独立的部分,那么并发确实可以让事情解决的更快)。

golang从语言级别上对并发提供了支持,而且在启动并发的方式上直接添加了语言级的关键字,不必非要按照固定的格式来定义线程函数,也不必因为启动线程的时候只能给线程函数传递一个参数而烦恼。

二、并发的启动

go的并发启动非常简单,几乎没有什么额外的准备工作,要并发的函数和一般的函数没有什么区别,参数随意,启动的时候只需要加一个go关键之即可,其最精髓的部分在于这些协程(协程类似于线程,但是是更轻量的线程)的调度。

package main

import (

"fmt"

"time"

func comFunc() {

fmt.Println("This is a common function.")

func main() {

go comFunc()

time.Sleep(time.Second * 3)

三、协程间的同步与通信

1、sync.WaitGroup

sync包中的WaitGroup实现了一个类似任务队列的结构,你可以向队列中加入任务,任务完成后就把任务从队列中移除,如果队列中的任务没有全部完成,队列就会触发阻塞以阻止程序继续运行,具体用法参考如下代码:

package main

import (

"fmt"

"sync"

var waitGroup sync.WaitGroup

func Afunction(index int) {

fmt.Println(index)

waitGroup.Done() //任务完成,将任务队列中的任务数量-1,其实.Done就是.Add(-1)

func main() {

for i := 0; i < 10; i++ {

waitGroup.Add(1) //每创建一个goroutine,就把任务队列中任务的数量+1

go Afunction(i)

waitGroup.Wait() //.Wait()这里会发生阻塞,直到队列中所有的任务结束就会解除阻塞

2、channel

channel是一种golang内置的类型,英语的直译为"通道",其实,它真的就是一根管道,而且是一个先进先出的数据结构。

我们能对channel进行的操作只有4种:

(1) 创建chennel (通过make()函数)

(2) 放入数据 (通过 channel <- data 操作)

(3) 取出数据 (通过 <-channel 操作)

(4) 关闭channel (通过close()函数)

channel的3种性质入如下:

(1) channel是一种自动阻塞的管道。如果管道满了,一个对channel放入数据的操作就会阻塞,直到有某个routine从channel中取出数据,这个放入数据的操作才会执行。相反同理,如果管道是空的,一个从channel取出数据的操作就会阻塞,直到某个routine向这个channel中放入数据,这个取出数据的操作才会执行。这是channel最重要的一个性质!!!

package main

func main() {

ch := make(chan int, 3)

ch <- 1

ch <- 1

ch <- 1

ch <- 1 //这一行操作就会发生阻塞,因为前三行的放入数据的操作已经把channel填满了

package main

func main() {

ch := make(chan int, 3)

<-ch //这一行会发生阻塞,因为channel才刚创建,是空的,没有东西可以取出

(2)channel分为有缓冲的channel和无缓冲的channel。两种channel的创建方法如下:

ch := make(chan int) //无缓冲的channel,同等于make(chan int, 0)

ch := make(chan int, 5) //一个缓冲区大小为5的channel

无缓冲通道与有缓冲通道的主要区别为:无缓冲通道存取数据是同步的,即如果通道中无数据,则通道一直处于阻塞状态;有缓冲通道存取数据是异步的,即存取数据互不干扰,只有当通道中已满时,存数据操作,通道阻塞;当通道中为空时,取数据操作,通道阻塞。

因此,使用无缓冲的channel时,放入操作和取出操作不能在同一个routine中,而且应该是先确保有某个routine对它执行取出操作,然后才能在另一个routine中执行放入操作,否则会发生死锁现象,示例如下:

package main

import (

"fmt"

"sync"

var waitGroup sync.WaitGroup //使用wg等待所有routine执行完毕,并输出相应的提示信息

func AFunc(ch chan int) {

waitGroup.Add(1)

FLAG:

for {

select {

case val := <-ch:

fmt.Println(val)

break FLAG

waitGroup.Done()

fmt.Println("WaitGroup Done")

func main() {

ch := make(chan int) //无缓冲通道

execMode := 0 //执行模式 0:先启动并发,正常输出100 1:后启动并发,发生死锁

switch execMode {

case 0:

go AFunc(ch)

ch <- 100

case 1:

ch <- 100

go AFunc(ch)

waitGroup.Wait()

close(ch)

使用带缓冲的channel时,因为有缓冲空间,所以只要缓冲区不满,放入操作就不会阻塞,同样,只要缓冲区不空,取出操作就不会阻塞。而且,带有缓冲的channel的放入和取出操作可以用在同一个routine中。但是,一定要注意放入和取出的速率问题,否则也会发生死锁现象,示例如下:

package main

import (

"fmt"

"sync"

var waitGroup sync.WaitGroup

func AFunc(ch chan int, putMode int) {

val := <-ch

switch putMode {

case 0:

fmt.Printf("Vaule=%d\n", val)

case 1:

fmt.Printf("Vaule=%d\n", val)

for i := 1; i <= 5; i++ {

ch <- i * val

case 2:

fmt.Printf("Vaule=%d\n", val)

for i := 1; i <= 5; i++ {

<-ch

waitGroup.Done()

fmt.Println("WaitGroup Done", val)

func main() {

ch := make(chan int, 10)

putMode := 0 //该模式下,能够正常输出所有数据

//putMode := 1//当放入速度远大于取数速度时,程序阻塞

//putMode := 2//当取数速度远大于放数速度时,程序阻塞

for i := 0; i < 1000; i++ {

ch <- i

waitGroup.Add(1)

go AFunc(ch, putMode)

waitGroup.Wait()

close(ch)

(3)关闭后的channel可以取数据,但是不能放数据。而且,channel在执行了close()后并没有真的关闭,channel中的数据全部取走之后才会真正关闭。

package main

func main() {

ch := make(chan int, 5)

ch <- 1

ch <- 1

close(ch)

ch <- 1 //不能对关闭的channel执行放入操作

// 会触发panic

package main

func main() {

ch := make(chan int, 5)

ch <- 1

ch <- 1

close(ch)

<-ch //只要channel还有数据,就可能执行取出操作

//正常结束

package main

import "fmt"

func main() {

ch := make(chan int, 5)

ch <- 1

ch <- 1

ch <- 1

ch <- 1

close(ch) //如果执行了close()就立即关闭channel的话,下面的循环就不会有任何输出了

for {

data, ok := <-ch

if !ok {

break

fmt.Println(data)

// 输出:

// 1

// 1

// 1

// 1

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