码云 Go教程 2024-06-03

37. Go 语言的并发

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1. Go 语言的 goroutine
2. Go 语言并发通讯
3. Go 语言进程锁
4. 小结

Go 语言中的多线程操作是其语言的一大特色，它具有其它语言无法比拟的，可以近乎无限开启的线程。在 Go 语言中被称之为 goroutine ，它是线程的轻量级实现。Go 语言的并发广泛的应用在服务器性能调优的场景中，这也是越来越多的游戏服务器开发都在往 Go 语言倾斜的原因之一。

1. Go 语言的 goroutine

在 Go 语言中使用 go 关键字来创建 goroutine ，形如go 函数名()的形式去创建。每一个 goroutine 必须是一个函数，这个函数也可以是匿名函数。

代码示例：

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    //打印 0 到 10 的数字
    go print0to10()
    //打印 A 到 Z 的字符
    go func() {
        for i := 'A'; i <= 'K'; i++ {
            fmt.Println("printAtoK:", string(i))
            time.Sleep(time.Microsecond)
        }
    }()
    time.Sleep(time.Second)
}

func print0to10() {
    for i := 0; i <= 10; i++ {
        fmt.Println("print0to10:", i)
        time.Sleep(time.Microsecond)
    }
}

第 10 行：创建一个打印 0 到 10 数字的函数的 goroutine；
第 11 行：使用匿名函数的方式创建一个打印 A 到 Z 的字符的 goroutine；
第 15 和第 24 行：运行等待，让出执行资源给其它 goroutine；
第 18 行：main 函数也是一个 goroutine，在它执行结束后系统会杀掉在这个 goroutine 中执行的所有 goroutine ，所以要在 main 函数中加一个等待，为其内部的 goroutine 留出执行时间。

执行结果：

从执行结果中可以看出打印数字和打印字符的两个 goroutine 是并发执行的。执行顺序是由 cpu 来调度的，所以执行结果可能每次都不一样。

2. Go 语言并发通讯

其它语言并发时进程中的通讯一般都是通过共享内存(全局变量)的方式来实现的，这样一来各个模块之间的耦合会变得非常紧密。所以后来提出了使用通讯来共享内存这一概念，来解耦合。在 Go 语言中就是使用 channel 的方式来达到这一目的的。

代码示例：

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

var c1 chan rune = make(chan rune, 0)
var c2 chan int = make(chan int, 0)

func main() {
    //打印 0 到 10 的数字
    go print0to10()
    //打印 A 到 Z 的字符
    go func() {
        c2 <- 0
        for i := 1; i <= 11; i++ {
            char := <-c1
            fmt.Println("printAtoK:", string(char))
            c2 <- i
        }
    }()
    time.Sleep(time.Second)
}

func print0to10() {
    for i := 'A'; i <= 'K'; i++ {
        num := <-c2
        fmt.Println("print0to10:", num)
        c1 <- i
    }
}

上述代码主要实现的功能为，使用两个通道来使两个 goroutine 互相通讯，从而使得它们的打印安装轮流打印的方式打印数字和字母。

第 8 行：实例化一个字符通道用于接收字符；
第 9 行：实例化一个数字通道用于接收数字；
第 16 行：向数字通道中塞入数字 0，用于触发打印数字的 goroutine；
第 18 行：从字符通道中获取一个待打印的字符。若通道中无字符，则阻塞等待；
第 20 行：字符打印完毕之后再向数字通道中塞入后续数字，触发打印数字的 goroutine；
第 28 行：从数字通道中获取待打印的数字，若通道中无数字，则阻塞等待；
第 30 行：数字打印完毕之后再向字符通道中塞入后续字符，触发打印字符的 goroutine。

执行结果：

和没用使用 channel 之前的代码不同，这次等同于使用 channel 实现了 goroutine 的调度，使其轮流执行。

3. Go 语言进程锁

在之前介绍 map 的小节中提到过线程不安全的 map 。之所以线程不安全是因为其内部实现机制中无法同时读写，若有两个 goroutine 一个在读取 map 中的值，而另一个在更新 map 中的值，就会导致程序崩溃。

代码示例：

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    m := map[string]int{"A": 1, "B": 2, "C": 3, "D": 1, "E": 2, "F": 3}
    //创建 100 个 goroutine 对 map 进行读写
    for i := 0; i < 100; i++ {
        go func() {
            for v := range m {
                m[v] = 100
            }
        }()
    }
    time.Sleep(time.Second)
    fmt.Println(m)
}

执行上述代码有时会输出正确结果：

但更多的时候会输出读写冲突的错误：

这个就是线程不安全的 map 不建议使用的原因，除了直接使用线程安全的 map 之外，还可以为这些 goruntine 加上锁，使其无法同时对 map 进行读写操作，这样也可以保障各线程的安全。

代码示例：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

func main() {
    var lock sync.Mutex//定义一个锁变量
    m := map[string]int{"A": 1, "B": 2, "C": 3, "D": 1, "E": 2, "F": 3}
    for i := 0; i < 100; i++ {
        go func() {
            lock.Lock()//在读取 map 前锁定这个锁，使其它线程访问这个锁要阻塞
            for v := range m {
                m[v] = 100
            }
            lock.Unlock()//在读取 map 前释放这个锁
        }()
    }
    time.Sleep(time.Second)
    fmt.Println(m)
}

加了锁之后，你就会发现无论执行几次，执行结果都是正确的。