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這篇文章為大家分享有關Golang中goroutine和channel的使用方法。文章涵蓋goroutine和channel以及select的使用方法，希望大家通過這篇文章能有所收獲。
并發：同一時間段執行多個任務（使用微信和多個朋友聊天）
并行：同一時刻執行多個任務（windows中360在殺毒，同時你也在寫代碼）
Go語言的并發通過goroutine實現。goroutine類似于線程，屬于用戶態的線程，我們可以根據需要創建成千上萬個goroutine并發工作。
goroutine是由Go語言的運行時(runtime)調度完成，而線程是由操作系統調度完成。
Go語言還提供channel在多個goroutine間進行通信。goroutine和channel是Go語言秉承的CSP（Communication Sequential Process）并發模式的重要實現基礎。在java/Python中，我們實現并發編程的時候，通常需要自己維護一個線程池，并且需要自己去包裝一個又一個的任務，同時需要自己去調度線程執行任務并維護上下文切換，這一切需要耗費很多。
Go語言中的goroutine，類似于線程，但goroutine是由Go的運行時(runtime)調度和管理的。Go程序能夠只能的將goroutine中的任務合理的分配到每個CPU。Go語言被稱為現代化語言的原因，就是因為Go在語言層面就已經內置了調度和上下文切換的機制。
在Go語言編程中，不需要自己寫進程、線程、協程，你的技能只有一個，就是goroutine。Go語言中使用goroutine非常簡單，只需要在調用函數前面加上"go"關鍵字，就可以為一個函數創建一個goroutine。
一個goroutine必定對應一個函數，可以創建多個goroutine去執行相同的函數。//
package main
import (
"fmt"
)
func hello() {
fmt.Println("Hello Goroutine!")
}
func main() {
hello()
fmt.Println("main goroutine done!")
}
結果:
Hello Goroutine!
main goroutine done!
Process finished with exit code 0Mac系統上實驗
package main
import (
"fmt"
)
func hello() {
fmt.Println("Hello Goroutine!")
}
func main() {
go hello()
fmt.Println("main goroutine done!")
}
結果1：
main goroutine done!
Process finished with exit code 0
結果2：
main goroutine done!
Hello Goroutine!
Process finished with exit code 0
結果3：
Hello Goroutine!
main goroutine done!
Process finished with exit code 0會發現，出現了只打印了main goroutine done的現象，是因為main函數也是一個goroutine,main函數執行完了，整個程序就結束了。Go語言中實現并發就是這么簡單，可以啟動多個goroutine。
這里使用sync.WaitGroup來實現goroutine的同步。package main
import (
"fmt"
"sync"
)
var wg sync.WaitGroup
func hello(i interface{}) {
defer wg.Done() //goroutine結束就登記-1
fmt.Println("Hello Goroutine! i:",i)
}
func main() {
for i:=0;i<10;i++{
wg.Add(1) //啟動一個goroutine就登記+1
go hello(i)
}
wg.Wait()//等待所有等級的goroutine都結束
}
結果：
Hello Goroutine! i: 9
Hello Goroutine! i: 7
Hello Goroutine! i: 2
Hello Goroutine! i: 0
Hello Goroutine! i: 3
Hello Goroutine! i: 5
Hello Goroutine! i: 1
Hello Goroutine! i: 6
Hello Goroutine! i: 4
Hello Goroutine! i: 8
Process finished with exit code 0多次執行上面的代碼，會發現每次打印的數字順序都不一樣。這是因為10個goroutine是并發執行的，而goroutine的調度室隨機的。OS線程（操作系統線程）一般都有固定的棧內存（通常為2MB）,一個goroutine的棧在其生命周期開始時只有很小的棧（典型情況下2KB），goroutine的棧不是固定的，他可以按需增大和縮小，goroutine的棧大小限制可以達到1GB,雖然很少會用到這么大。GPM是Go語言運行時（runtime）層面的實現，是go語言自己實現的一套調度系統。區別于操作系統調度OS線程。
G很好理解，就是個goroutine的，里面除了存放本goroutine信息外 還有與所在P的綁定等信息。
P管理著一組goroutine隊列，P里面會存儲當前goroutine運行的上下文環境（函數指針，堆棧地址及地址邊界），P會對自己管理的goroutine隊列做一些調度（比如把占用CPU時間較長的goroutine暫停、運行后續的goroutine等等）當自己的隊列消費完了就去全局隊列里取，如果全局隊列里也消費完了會去其他P的隊列里搶任務。
M（machine）是Go運行時（runtime）對操作系統內核線程的虛擬， M與內核線程一般是一一映射的關系， 一個groutine最終是要放到M上執行的；
P與M一般也是一一對應的。他們關系是： P管理著一組G掛載在M上運行。當一個G長久阻塞在一個M上時，runtime會新建一個M，阻塞G所在的P會把其他的G 掛載在新建的M上。當舊的G阻塞完成或者認為其已經死掉時 回收舊的M。
P的個數是通過runtime.GOMAXPROCS設定（最大256），Go1.5版本之后默認為物理線程數。 在并發量大的時候會增加一些P和M，但不會太多，切換太頻繁的話得不償失。
單從線程調度講，Go語言相比起其他語言的優勢在于OS線程是由OS內核來調度的，goroutine則是由Go運行時（runtime）自己的調度器調度的，這個調度器使用一個稱為m:n調度的技術（復用/調度m個goroutine到n個OS線程）。
其一大特點是goroutine的調度是在用戶態下完成的， 不涉及內核態與用戶態之間的頻繁切換，包括內存的分配與釋放，都是在用戶態維護著一塊大的內存池， 不直接調用系統的malloc函數（除非內存池需要改變），成本比調度OS線程低很多。
另一方面充分利用了多核的硬件資源，近似的把若干goroutine均分在物理線程上， 再加上本身goroutine的超輕量，以上種種保證了go調度方面的性能。Go運行時的調度器使用GOMAXPROCS參數來確定需要使用多少個OS線程來同時執行Go代碼。默認值是機器上的CPU核心數。
例如在一個8個CPU的機器上，調度器會把Go代碼同時調度到8個OS線程上（GOMAXPROCS是m:n中的n）
Go語言通過runtime.GOMAXPROCS()函數設置當前程序并發時占用的CPU邏輯核心數。
我們可以通過將任務分配到不同的CPU邏輯核心上實現并行的效果，這里舉個例子：設置GOMAXPROCS=1,goroutine啟動兩個任務，此時是一個任務執行完了才能執行另一個任務
package main
import (
"fmt"
"runtime"
"time"
)
func a() {
for i := 1; i < 10; i++ {
fmt.Println("A:", i)
}
}
func b() {
for i := 1; i < 10; i++ {
fmt.Println("B:", i)
}
}
func main() {
runtime.GOMAXPROCS(1)
go a()
go b()
time.Sleep(time.Second)
}
結果：
A: 1
A: 2
A: 3
A: 4
A: 5
A: 6
A: 7
A: 8
A: 9
B: 1
B: 2
B: 3
B: 4
B: 5
B: 6
B: 7
B: 8
B: 9
Process finished with exit code 0設置GOMAXPROCS=2,goroutine啟動兩個任務，兩個任務同時執行，出現兩個任務交互打印現象，要多試幾次，需要筆記本是多個CPU哦！我在mac上測試成功的。
package main
import (
"fmt"
"runtime"
"time"
)
func a() {
for i := 1; i < 10; i++ {
fmt.Println("A:", i)
}
}
func b() {
for i := 1; i < 10; i++ {
fmt.Println("B:", i)
}
}
func main() {
runtime.GOMAXPROCS(2)
go a()
go b()
time.Sleep(time.Second)
}
結果：
A: 1
B: 1
B: 2
B: 3
B: 4
B: 5
B: 6
B: 7
B: 8
B: 9
A: 2
A: 3
A: 4
A: 5
A: 6
A: 7
A: 8
A: 9
Process finished with exit code 0//Go語言中的操作系統線程和goroutine的關系：
1.一個操作系統線程對應用戶態多個goroutine。
2.go程序可以同時使用多個操作系統線程。
3.goroutine和OS線程是多對多的關系，即m:n。單純地將函數并發執行是沒有意義的。函數與函數間需要交換數據才能體現并發執行函數的意義。
雖然可以使用共享內存進行數據交換，但是共享內存在不同的goroutine中容易發生競態問題。為了保證數據交換的正確性，必須使用互斥量對內存進行加鎖，這種做法勢必造成性能問題。
Go語言的并發模型是CSP（Communicating Sequential Processes），提倡通過通信共享內存而不是通過共享內存而實現通信。
如果說goroutine是Go程序并發的執行體，channel就是它們之間的連接。channel是可以讓一個goroutine發送特定值到另一個goroutine的通信機制。
Go 語言中的通道（channel）是一種特殊的類型。通道像一個傳送帶或者隊列，總是遵循先入先出（First In First Out）的規則，保證收發數據的順序。每一個通道都是一個具體類型的導管，也就是聲明channel的時候需要為其指定元素類型。channel是一種類型，一種引用類型。生命通道類型的格式如下：
var 變量 chan 元素類型package main
import (
"fmt"
)
func main() {
var ch2 chan int // 聲明一個傳遞整型的通道
var ch3 chan bool // 聲明一個傳遞布爾型的通道
var ch4 chan []int // 聲明一個傳遞int切片的通道
fmt.Printf("v:%v type:%T\n",ch2,ch2)
fmt.Printf("v:%v type:%T\n",ch3,ch3)
fmt.Printf("v:%v type:%T\n",ch4,ch4)
}
結果：
v:<nil> type:chan int
v:<nil> type:chan bool
v:<nil> type:chan []int
Process finished with exit code 0通道是引用類型，通道類型的空值是nil。
var ch chan int
fmt.Println(ch) // <nil>
聲明的通道后需要使用make函數初始化后才能使用。
創建channel的格式如下：
make(chan 元素類型, [緩沖大小])
channel的緩沖大小是可選的。package main
import (
"fmt"
)
func main() {
ch5 := make(chan int)
ch6 := make(chan bool)
ch7 := make(chan []int)
fmt.Printf("v:%v type:%T\n",ch5,ch5)
fmt.Printf("v:%v type:%T\n",ch6,ch6)
fmt.Printf("v:%v type:%T\n",ch7,ch7)
}
結果：
v:0xc000012060 type:chan int
v:0xc0000120c0 type:chan bool
v:0xc000012120 type:chan []int
Process finished with exit code 0通道有發送（send）、接收（receive）和關閉（close）三種操作。
發送和接收都使用<-
定義通道：ch := make(chan int)
發送：將一個值發送到通道中。
ch <- 10 //把10發送到通道中
接收：從一個通道中接收值。
a := <- ch //從ch中接收值，并賦值給a
<- ch //從ch中接收值，忽略結果
關閉：關閉通道。
close(ch)
注意：
1.只有在通知接收方goroutine所有的數據都發送完畢的時候，才需要關閉通道。
2.通道是可以被垃圾回收機制回收的，與關閉文件不一樣，文件操作結束后文件是必須關閉的，但通道不是必須關閉的。
關閉后的通道有以下特點：
1.對一個關閉的通道再發送值會導致panic。
2.對一個關閉的通道進行接收值，會一直獲取值直到通道為空。
3.對一個關閉的并且沒有值得通道執行接收操作，會得到對應類型的零值。
4.關閉一個已經關閉的通道會導致panic。無緩沖通道稱為阻塞通道。無緩沖通道必須在發送數據的同時有人接收值，否則會阻塞在那里，直到報錯。//無緩沖通道，只發送值不接收值的時候會出現deadlock錯誤。
package main
import "fmt"
func main() {
ch := make(chan int)
ch <- 10
fmt.Printf("發送成功！")
}
結果：
fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
goroutine 1 [chan send]:
main.main()
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:7 +0x54
Process finished with exit code 2
因為我們使用ch := make(chan int)創建的是無緩沖通道，無緩沖通道只有在有人接收值的時候才能發送值。
上買呢代碼會阻塞在ch <- 10，這一行代碼會形成死鎖。解決方法：使用goroutine去接收值
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
var wg sync.WaitGroup
func recv(ch chan int) {
defer wg.Done()
i := <- ch
fmt.Println("接收的值是：",i)
}
func main() {
ch := make(chan int)
wg.Add(1)
go recv(ch)
ch <- 10
wg.Wait()
fmt.Printf("發送成功！\n")
}
結果：
接收的值是： 10
發送成功！
Process finished with exit code 0
無緩沖通道上的發送操作會阻塞，直到另一個goroutine在該通道上執行接收操作，這時才能發送成功，兩個goroutine將繼續執行。
如果接收操作限制性，接收方的goroutine將會阻塞，直到另一個goroutine在該通道上發送一個值。//使用無緩沖通道進行通信，將會導致發送和接收的goroutine同步化。因此，無緩沖通道也被稱為同步通道。解決上面問題的方法還有一種就是使用有緩沖的通道。我們可以在使用make函數初始化通道的時候為其制定通道的容量，只要通道的容量大于零，就是有緩沖的通道，通道的容量表示通道中能存放的元素的數量。
可以使用len()獲取通道內元素的數量，使用cap函數獲取通道的容量。package main
import (
"fmt"
)
func main() {
ch := make(chan int,1) //創建一個容量為1的有緩沖區通道
ch <- 10
fmt.Printf("發送成功！\n")
fmt.Println("len(ch):",len(ch))
fmt.Println("cap(ch)",cap(ch))
}
結果：
發送成功！
len(ch): 1
cap(ch) 1
Process finished with exit code 0當向通道中發送完數據時，我們可以通過close函數關閉通道。
當通道被關閉時，再往該通道發送值會引發panic，從該通道里接收值一直都是類型0值。那么如何判斷一個通道是否被關閉了呢？
方法一：
i, ok := <-ch2 // 通道關閉后再取值ok=false
方法二：
for range遍歷通道，通道被關閉時就會退出for range。package main
import "fmt"
func main() {
ch2 := make(chan int)
ch3 := make(chan int)
//開啟goroutine將0-100的數發送到ch2中
go func() {
for i:=0;i<101;i++{
ch2 <- i
}
close(ch2)
}()
//開啟goroutine從ch2中接收值，并將該值的平方發送到ch3中
go func() {
for{
i,ok := <- ch2 //通道關閉后再取值ok=false
if !ok{
break
}
ch3 <- i*i
}
close(ch3)
}()
//在主goroutine中從ch3中接收值打印
for i:= range ch3{//通道關閉后退出for range循環
fmt.Println(i)
}
}
結果：
0
1
4
9
16
25
...
9604
9801
10000
Process finished with exit code 0有的時候我們會將通道作為參數在多個任務函數間傳遞，很多時候我們在不同的任務函數中使用通道都會對其進行限制，比如限制通道在函數中只能發送或只能接收。
chan <- int是一個只寫單向通道（只能對其寫入int類型值），可以對其進行發送操作但不能執行接收操作；
<- chan int是一個只讀單向通道（只能從通道讀取int類型值），可以對其執行接收操作但不能執行發送操作。
在函數傳參及任何賦值操作中，可以將雙向通道轉換為單向通道，但反過來是不可以的。package main
import "fmt"
func counter(out chan <- int) {
for i:=0;i<101;i++{
out <- i
}
close(out)
}
func squarer(out chan <- int,in <- chan int) {
for i:= range in{
out <- i*i
}
close(out)
}
func printer(in <- chan int) {
for i:= range in{
fmt.Println(i)
}
}
func main() {
ch2 := make(chan int)
ch3 := make(chan int)
go counter(ch2)
go squarer(ch3, ch2)
printer(ch3)
}
結果：
0
1
4
9
16
25
...
9604
9801
10000
Process finished with exit code 0
在工作中，我們通常會使用可以指定啟動的goroutine數量-worker pool 模式，控制go routine的數量，防止go routine泄露和暴漲。
一個簡單的work pool 示例代碼如下：package main
import (
"fmt"
"time"
)
func worker(id int,jobs <- chan int,results chan <- int ) {
for j:= range jobs{
fmt.Printf("worker:%d start job:%d\n", id, j)
time.Sleep(time.Second)
fmt.Printf("worker:%d end job:%d\n", id, j)
results <- j * 2
}
}
func main() {
jobs := make(chan int,100)
results := make(chan int,100)
//開啟3個goroutine
for w:=1;w<=3;w++{
go worker(w,jobs,results)
}
//5個任務
for j:=1;j<=5;j++{
jobs <- j
}
close(jobs)
// 輸出結果
for a := 1; a <= 5; a++ {
<-results
}
}
結果：
worker:1 start job:2
worker:3 start job:1
worker:2 start job:3
worker:1 end job:2
worker:3 end job:1
worker:3 start job:4
worker:2 end job:3
worker:1 start job:5
worker:1 end job:5
worker:3 end job:4
Process finished with exit code 0在某些場景下，我們需要同時從多個通道接收數據。通道在接收數據時，如果沒有數據可以接收將會發生阻塞。//可以使用遍歷方式，實現同時從多個通道中獲取數據
package main
import (
"fmt"
)
var ch2 chan int
var ch3 chan int
func main() {
ch2 = make(chan int, 100)
ch3 = make(chan int, 100)
go func() {
ch2 <- 10
close(ch2)
}()
go func() {
ch3 <- 11
close(ch3)
}()
for{
//從ch2接收值
c1,ok := <- ch2
if !ok{
fmt.Println("ch2數據取完了")
}
if c1!=0{
fmt.Println(c1)
}
//從ch3接收值
c2,ok := <- ch3
if !ok{
fmt.Println("ch3數據取完了")
break
}
fmt.Println(c2)
}
fmt.Println("操作完成！")
}
結果：
10
11
ch2數據取完了
ch3數據取完了
操作完成！
Process finished with exit code 0//可以使用goroutine實現同時從多個通道中接收數據
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
var wg sync.WaitGroup
var ch2 chan int
var ch3 chan int
func getFromCh2() {
defer wg.Done()
c1 := <- ch2
fmt.Println(c1)
}
func getFromCh3() {
defer wg.Done()
c2 := <- ch3
fmt.Println(c2)
}
func main() {
ch2 = make(chan int, 100)
ch3 = make(chan int, 100)
wg.Add(2)
go getFromCh2()
go getFromCh3()
go func() {
ch2 <- 10
}()
go func() {
ch3 <- 11
}()
wg.Wait()
fmt.Println("操作完成！")
}
結果：
11
10
操作完成！
Process finished with exit code 0使用select關鍵字實現多個通道接收值的需求。
select的使用類似于switch語句，他有一系列case分支和一個默認分支。每個case會對應一個通道的通信（接收或發送）過程。select會一直等待，直到某個case的通信操作完成時，就會執行case對應的語句。
格式如下：
select{
case <-ch2:
...
case data := <-ch3:
...
case ch4<-data:
...
default:
默認操作
}
select語句能提高代碼的可讀性。
1.可處理一個或多個channel的發送/接收操作。
2.如果多個case同時滿足，select會隨機選擇一個。
3.對于沒有case的select，會一直等待，可用于阻塞main函數。package main
import "fmt"
func main() {
ch2 := make(chan int,1)
ch3 := make(chan int,1)
for i:=0;i<10;i++{
select {
case x1 := <- ch2:
fmt.Printf("循環第%d次，ch2取出%d:\n",i,x1)
case ch2 <- i:
fmt.Printf("循環第%d次，ch2存入：%d\n",i,i)
case x2 := <- ch3:
fmt.Printf("循環第%d次，ch3取出%d:\n",i,x2)
case ch3 <- i:
fmt.Printf("循環第%d次，ch3存入：%d\n",i,i)
}
}
}
結果：
循環第0次，ch2存入：0
循環第1次，ch2取出0:
循環第2次，ch2存入：2
循環第3次，ch2取出2:
循環第4次，ch2存入：4
循環第5次，ch2取出4:
循環第6次，ch2存入：6
循環第7次，ch3存入：7
循環第8次，ch3取出7:
循環第9次，ch2取出6:
Process finished with exit code 0
//上面的結果完美的體現出了 多個case同時滿足時，select會隨機選擇一個執行。有時候在Go代碼中會存在多個goroutine同時操作一個資源（臨界區），這種情況會發生竟態問題（數據竟態）。package main
import (
"fmt"
"sync"
)
var wg sync.WaitGroup
var x int64
func add() {
for i:=0;i<5000;i++{
x=x+1
}
wg.Done()
}
func main() {
wg.Add(2)
go add()
go add()
wg.Wait()
fmt.Println(x)
}
結果1：
7281
Process finished with exit code 0
結果2：
10000
Process finished with exit code 0
//上面的代碼中，我們開啟了兩個goroutine去累加變量x的值，這兩個goroutine在訪問和修改x變量的時候就會存在數據競爭，導致最后結果與期待的不符。互斥鎖是一種常用的控制共享資源訪問的方法，它能夠保證同時只有一個goroutine可以訪問共享資源。
Go語言中使用sync包的Mutex類型來實現互斥鎖。使用互斥鎖來修復上面代碼的問題：package main
import (
"fmt"
"sync"
)
var wg sync.WaitGroup
var lock sync.Mutex
var x int64
func add() {
for i:=0;i<5000;i++{
lock.Lock()//加鎖
x=x+1
lock.Unlock()//解鎖
}
wg.Done()
}
func main() {
wg.Add(2)
go add()
go add()
wg.Wait()
fmt.Println(x)
}
結果：
10000
Process finished with exit code 0
使用互斥鎖能夠保證同一時間有且只有一個goroutine進入臨界區，其他的goroutine則在等待鎖；
當互斥鎖釋放后，等待的goroutine才能獲取鎖進入臨界區，多個goroutine同時等待一個鎖時，喚醒策略是隨機的。互斥鎖是完全互斥的，但是有很多實際的場景下是讀多寫少的，當我們并發的去讀取一個資源不涉及資源修改的時候是沒有必要加鎖的。
這種場景下使用讀寫鎖時更好的一種選擇。
讀寫鎖分為兩種：讀鎖和寫鎖。
當一個goroutine獲取讀鎖后，其他的goroutine可以繼續獲取讀鎖，獲取寫鎖會等待；
當一個goroutine獲取寫鎖后，其他的goroutine獲取讀鎖，寫鎖都會等待。
讀寫鎖適合讀多寫少的場景，如果讀寫操作量差別不大，讀寫鎖的優勢就發揮不出來了。package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
var (
x int64
wg sync.WaitGroup
lock sync.Mutex
rwlock sync.RWMutex
)
func write() {
lock.Lock() // 加互斥鎖
//rwlock.Lock() // 加寫鎖
x = x + 1
time.Sleep(10 * time.Millisecond) // 假設讀操作耗時10毫秒
//rwlock.Unlock() // 解寫鎖
lock.Unlock() // 解互斥鎖
wg.Done()
}
func read() {
lock.Lock() // 加互斥鎖
//rwlock.RLock() // 加讀鎖
time.Sleep(time.Millisecond) // 假設讀操作耗時1毫秒
//rwlock.RUnlock() // 解讀鎖
lock.Unlock() // 解互斥鎖
wg.Done()
}
func main() {
start := time.Now()
for i := 0; i < 10; i++ {
wg.Add(1)
go write()
}
for i := 0; i < 1000; i++ {
wg.Add(1)
go read()
}
wg.Wait()
end := time.Now()
fmt.Println(end.Sub(start))
}
互斥鎖的時間：
1.404974744s
Process finished with exit code 0
讀寫互斥鎖的時間：
109.371376ms
Process finished with exit code 0在代碼中生硬的使用time.Sleep是不合適的，Go語言中可以使用sync.WaitGoup來實現并發任務的同步。
sync.WaitGroup有以下幾個方法：
sync.WaitGroup內部維護著一個計數器，計數器的值可以增加和減少。
例如
我們啟動了N個并發任務時，就使用Add(N)將計數器值增加N。
每個任務完成時，調用Done()，會將計數器減1。
調用Wait()來等待并發任務執行完。
當計數器值為0時，表示所有并發任務已經完成。
sync.WaitGroup是一個結構體，傳遞的時候要傳遞指針。var wg sync.WaitGroup
func hello() {
defer wg.Done()
fmt.Println("Hello Goroutine!")
}
func main() {
wg.Add(1)
go hello() // 啟動另外一個goroutine去執行hello函數
fmt.Println("main goroutine done!")
wg.Wait()
}在編程的很多場景下我們需要確保某些操作在高并發的場景下只執行一次，例如：只加載一次配置文件、只關閉一次通道等。
Go語言中的sync包提供了一個針對只執行一次場景的解決方案-sync.Once。
sync.Onece只有一個Do方法，
func (o *Once) Do(f func()) {}
如果要執行的函數f需要傳遞參數，需要搭配閉包來使用。延遲一個開銷很大的初始化操作到真正用到它的時候在執行是一個很好地實踐。
因為預先初始化一個變量（比如在Init函數中完成初始化）會增加程序的啟動耗時，而且有可能實際執行過程中這個變量沒有用上，那么這個初始化操作就不是必須要做的。看下面的例子：
var icons map[string]image.Image
func loadIcons() {
icons = map[string]image.Image{
"left": loadIcon("left.png"),
"up": loadIcon("up.png"),
"right": loadIcon("right.png"),
"down": loadIcon("down.png"),
}
}
// Icon 被多個goroutine調用時不是并發安全的
func Icon(name string) image.Image {
if icons == nil {
loadIcons()
}
return icons[name]
}
多個goroutine并發調用Icon函數時不是并發安全的，現代的編譯器和CPU在保證每個goroutine都滿足串行一致的基礎上，自由的重排訪問內存的順序。
loadIcons函數可能被重排為以下結果：
func loadIcons() {
icons = make(map[string]image.Image)
icons["left"] = loadIcon("left.png")
icons["up"] = loadIcon("up.png")
icons["right"] = loadIcon("right.png")
icons["down"] = loadIcon("down.png")
}
在這種情況下就會出現，即使判斷了icons不是nil，也不意味著變量初始化完成了。
考慮到這種情況，我們能想到的辦法一：可以添加互斥鎖；方法二：使用sync.Once。var icons map[string]image.Image
var loadIconsOnce sync.Once
func loadIcons() {
icons = map[string]image.Image{
"left": loadIcon("left.png"),
"up": loadIcon("up.png"),
"right": loadIcon("right.png"),
"down": loadIcon("down.png"),
}
}
// Icon 是并發安全的
func Icon(name string) image.Image {
loadIconsOnce.Do(loadIcons)
return icons[name]
}package singleton
import (
"sync"
)
type singleton struct {}
var instance *singleton
var once sync.Once
func GetInstance() *singleton {
once.Do(func() {
instance = &singleton{}
})
return instance
}sync.Once其實內部包含一個互斥鎖和一個布爾值，互斥鎖保證布爾值和數據的安全，而布爾值用來記錄初始化是否完成。
這樣設計就能保證初始化操作的時候是并發安全的，并且初始化操作也不會被執行多次。Go語言中內置的map不是并發安全的。
package main
import (
"fmt"
"strconv"
"sync"
)
var m = make(map[string]int)
func get(key string)int {
return m[key]
}
func set(key string,value int) {
m[key] = value
}
func main() {
wg := sync.WaitGroup{}
for i:=0;i<20;i++{
wg.Add(1)
go func(n int) {
key := strconv.Itoa(i)
set(key,i)
fmt.Printf("k=:%v,v:=%v\n", key, get(key))
wg.Done()
}(i)
}
wg.Wait()
}
結果：
fatal error: concurrent map writes
goroutine 6 [running]:
/usr/local/go/src/runtime/panic.go:617 +0x72 fp=0xc0000326b8 sp=0xc000032688 pc=0x1028282
runtime.mapassign_faststr(0x10aca40, 0xc000060180, 0x10cd3a2, 0x1, 0x0)
/usr/local/go/src/runtime/map_faststr.go:211 +0x42a fp=0xc000032720 sp=0xc0000326b8 pc=0x101031a
main.set(...)
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:15
main.main.func1(0xc000014080, 0xc000014070, 0x2)
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:23 +0x8e fp=0xc0000327c8 sp=0xc000032720 pc=0x1094fee
runtime.goexit()
/usr/local/go/src/runtime/asm_amd64.s:1337 +0x1 fp=0xc0000327d0 sp=0xc0000327c8 pc=0x1051451
created by main.main
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21 +0xa2
goroutine 1 [runnable]:
sync.(*WaitGroup).Add(0xc000014070, 0x1)
/usr/local/go/src/sync/waitgroup.go:53 +0x13c
main.main()
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:20 +0x6e
goroutine 4 [runnable]:
main.get(...)
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:12
main.main.func1(0xc000014080, 0xc000014070, 0x0)
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:24 +0xcc
created by main.main
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21 +0xa2
goroutine 5 [runnable]:
main.main.func1(0xc000014080, 0xc000014070, 0x1)
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21
created by main.main
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21 +0xa2
goroutine 7 [runnable]:
main.main.func1(0xc000014080, 0xc000014070, 0x3)
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21
created by main.main
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21 +0xa2
goroutine 8 [runnable]:
main.main.func1(0xc000014080, 0xc000014070, 0x4)
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21
created by main.main
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21 +0xa2
goroutine 9 [runnable]:
main.main.func1(0xc000014080, 0xc000014070, 0x5)
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21
created by main.main
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21 +0xa2
goroutine 10 [runnable]:
main.main.func1(0xc000014080, 0xc000014070, 0x6)
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21
created by main.main
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21 +0xa2
goroutine 11 [runnable]:
main.main.func1(0xc000014080, 0xc000014070, 0x7)
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21
created by main.main
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21 +0xa2
goroutine 12 [runnable]:
main.main.func1(0xc000014080, 0xc000014070, 0x8)
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21
created by main.main
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21 +0xa2
goroutine 13 [runnable]:
main.main.func1(0xc000014080, 0xc000014070, 0x9)
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21
created by main.main
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21 +0xa2
goroutine 14 [runnable]:
main.main.func1(0xc000014080, 0xc000014070, 0xa)
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21
created by main.main
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21 +0xa2
goroutine 15 [runnable]:
main.main.func1(0xc000014080, 0xc000014070, 0xb)
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21
created by main.main
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21 +0xa2
goroutine 16 [runnable]:
main.main.func1(0xc000014080, 0xc000014070, 0xc)
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21
created by main.main
/Users/tongchao/Desktop/gopath/src/test/test.go:21 +0xa2
Process finished with exit code 2Go語言的sync包中提供了一開箱即用的并發安全的map-sync.Map。
開箱即用表示不用像內置的map一樣使用make函數初始化就能直接使用。
同時sync.Map內置了諸如Store、Load、LoadOrStore、Delete、Range等操作方法。package main
import (
"fmt"
"strconv"
"sync"
)
var m = sync.Map{}
func main() {
wg := sync.WaitGroup{}
for i:=0;i<20;i++{
wg.Add(1)
go func() {
key := strconv.Itoa(i)
m.Store(key,i)
value,_ := m.Load(key)
fmt.Printf("k=:%v,v:=%v\n", key, value)
wg.Done()
}()
}
wg.Wait()
}
結果：
k=:8,v:=8
k=:20,v:=20
k=:20,v:=20
k=:20,v:=20
k=:8,v:=20
k=:20,v:=20
k=:20,v:=20
k=:20,v:=20
k=:20,v:=20
k=:20,v:=20
k=:20,v:=20
k=:20,v:=20
k=:20,v:=20
k=:8,v:=8
k=:20,v:=20
k=:20,v:=20
k=:20,v:=20
k=:20,v:=20
k=:20,v:=20
k=:20,v:=20
Process finished with exit code 0代碼中的加鎖操作因為涉及內核態的上下文切換會比較耗時、代價比較高。
針對"基本數據類型"，我們可以使用原子操作來保證并發安全，因為原子操作是Go 語言提供的方法，在用戶態就可以完成，因此性能比加鎖操作更好。
Go語言中原子操作由內置的標準庫sync/atomic提供。
atomic包提供了底層的原子級內存操作，對于同步算法的實現很有用。這些函數必須謹慎地保證正確使用。除了某些特殊的底層應用，使用通道或者sync包的函數/類型實現同步更好。
一個示例來比較下互斥鎖和原子操作的性能。
package main
import (
"fmt"
"sync"
"sync/atomic"
"time"
)
type Counter interface {
Inc()
Load() int64
}
// 普通版
type CommonCounter struct {
counter int64
}
func (c CommonCounter) Inc() {
c.counter++
}
func (c CommonCounter) Load() int64 {
return c.counter
}
// 互斥鎖版
type MutexCounter struct {
counter int64
lock sync.Mutex
}
func (m *MutexCounter) Inc() {
m.lock.Lock()
defer m.lock.Unlock()
m.counter++
}
func (m *MutexCounter) Load() int64 {
m.lock.Lock()
defer m.lock.Unlock()
return m.counter
}
// 原子操作版
type AtomicCounter struct {
counter int64
}
func (a *AtomicCounter) Inc() {
atomic.AddInt64(&a.counter, 1)
}
func (a *AtomicCounter) Load() int64 {
return atomic.LoadInt64(&a.counter)
}
func test(c Counter) {
var wg sync.WaitGroup
start := time.Now()
for i := 0; i < 1000; i++ {
wg.Add(1)
go func() {
c.Inc()
wg.Done()
}()
}
wg.Wait()
end := time.Now()
fmt.Println(c.Load(), end.Sub(start))
}
func main() {
c1 := CommonCounter{} // 非并發安全
test(c1)
c2 := MutexCounter{} // 使用互斥鎖實現并發安全
test(&c2)
c3 := AtomicCounter{} // 并發安全且比互斥鎖效率更高
test(&c3)
}
結果：
0 1.099595ms
1000 907.118μs
1000 456.326μs
Process finished with exit code 0以上就是Golang中goroutine和channel的使用方法介紹，看完之后是否有所收獲呢？如果想了解更多相關內容，歡迎關注億速云行業資訊！
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