Go 之旅五: 并发

原文链接 http://ironxu.com/713

本文是学习 A Tour of Go (中文参考 Go 之旅中文 ) 整理的笔记。介绍Go 语言线程，信道以及互斥锁的概念和使用方法。

1. Go 线程

$GOPATH/src/go_note/gotour/concurrency/goroutine/goroutine.go 源码如下

/** * go 语言线程 */
package main
import (
    "fmt"
)

func say(s string) {
    for i := 0; i < 2; i++ {
        fmt.Println(i,s)
    }
}


func main() {
    go say("world")
    say("hello")
}

Go 线程（goroutine）是由Go 运行时管理的轻量级线程。

go f(x,y,z)

会启动一个新的 Go 线程程并执行

f(x,z)

其中 f 、 x 、 y 和 z 的求值在当前的 Go 线程中进行，而 f 的执行发生在新的 Go 线程中。

Go 程在相同的地址空间中运行，因此在访问共享的内存时必须进行同步，这可以通过使用sync 包或信道实现。

2. 信道

$GOPATH/src/go_note/gotour/concurrency/channel/channel.go 源码如下

/** * go 语言信道 */
package main

import "fmt"

func sum(s []int,c chan int) {
    sum := 0
    for _,v := range s {
        sum += v
    }
    c <- sum
}

func fibonacci(n int,c chan int) {
    x,y := 0, 1
    for i := 0; i < n; i++ {
        c <- x
        x,y = y,x+y
    }
    close(c) // 关闭队列
}

func main() {
    s := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0}
    c := make(chan int)

    go sum(s[:len(s)/2],c)
    go sum(s[len(s)/2:],c)
    x,y := <-c,<-c // 从 c 中获取数据

    fmt.Println(x,x+y)

    // range 与 close
    f := make(chan int, 10) // 创建带有缓冲区的管道
    go fibonacci(cap(f),f)
    for i := range f {
        fmt.Println(i)
    }
}

信道是带有类型的管道，通过信道操作符 <- 来从信道发送或者接收值。

ch <- v    // 将 v 发送至信道 ch。
v := <-ch  // 从 ch 接收值并赋予 v。

“箭头”就是数据流的方向。

信道在使用前必须创建：

ch := make(chan int)

默认情况下，发送和接收操作在另一端准备好之前都会阻塞。这使得 Go 程可以在没有显式的锁或竞态变量的情况下进行同步。

2.1 带缓冲的信道

信道可以是带缓冲的,将缓冲长度作为第二个参数提供给 make 来初始化一个带缓冲的信道：

ch := make(chan int, 100)

仅当信道的缓冲区填满后，向其发送数据时才会阻塞。当缓冲区为空时，接受方会阻塞。

2.2 range 和 close

发送者可通过 close 关闭一个信道来表示没有需要发送的值。接收者可以通过为接收表达式的第二个参数来测试信道是否被关闭：若没有值可以接收且信道已被关闭，该值为 false

v,ok := <-ch
// ok == false

循环 for i := range c 会不断从信道接收值，直到它被关闭。

注意： 只有发送者才能关闭信道，而接收者不能。向一个已经关闭的信道发送数据会引发程序错误。信道与文件不同，通常情况下无需关闭它们。只有在必须告诉接收者不再有值需要发送的时候才有必要关闭，如终止一个 range 循环。

3. select 语句

$GOPATH/src/go_note/gotour/concurrency/select/select.go 源码如下:

/** * go 语言 select */
package main
import (
    "fmt"
)

// go 线程设置c 管道
func fibonacci(c,quit chan int) {
    x, 1
    for {
        select {
        case c<-x:
            x,x+y
        case <-quit:
            fmt.Println("quit")
            return
        default:
            fmt.Println(" .")
        }
    }
}


func main() {
    c := make(chan int)
    quit := make(chan int)
    // go 线程读取c 管道
    go func() {
        for i:= 0; i < 5; i++{
            fmt.Println(<-c)
        }
        quit<-0
    }()
    fibonacci(c,quit)
}

select 语句使一个 Go 线程可以等待多个通信操作。

select 会阻塞到某个分支可以继续执行为止，这时就会执行该分支。当多个分支都准备好时会随机选择一个执行。

当 select 中的其它分支都没有准备好时，default 分支就会执行。为了在尝试发送或者接收时不发生阻塞，可使用 default 分支

4. sync.Mutex

$GOPATH/src/go_note/gotour/concurrency/mutex/mutex.go 源码如下:

/** * go 互斥锁 */

package main

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

// 并发安全
type SafeCounter struct {
    v   map[string]int
    mux sync.Mutex
}

// 增加计数器值
func (c *SafeCounter) Inc(key string) {
    c.mux.Lock()
    c.v[key]++
    c.mux.Unlock()
}

// 返回当前计数器值
func (c *SafeCounter) Value(key string) int {
    c.mux.Lock()
    defer c.mux.Unlock() // 在Value 函数返回时解锁
    return c.v[key]
}

func main() {
    c := SafeCounter{v: make(map[string]int)}

    for i := 0; i < 1000; i++ {
        go c.Inc("somekey")
    }

    time.Sleep(time.Second)
    fmt.Println(c.Value("somekey")) //1000
}

互斥（mutual exclusion），指一次只有一个 Go 线程能够访问一个共享的变量。一般使用互斥锁（Mutex）来提供这种机制。

Go 标准库中提供了 sync.Mutex 互斥锁类型及其两个方法：

Lock()
Unlock()

通过在代码前调用 Lock() 方法，在代码后调用 Unlock() 方法来保证一段代码的互斥执行。另外可以用 defer 语句来保证互斥锁一定会被解锁。

参考

• Go 之旅中文
• A Tour of Go

可以关注我的微博了解更多信息: @刚刚小码农

（编辑：李大同）

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