GoLang之协程
原文地址:http://studygolang.com/articles/3098 目前,WebServer几种主流的并发模型:
协程(coroutine)是Go语言中的轻量级线程实现,由Go运行时(runtime)管理。 在一个函数调用前加上go关键字,这次调用就会在一个新的goroutine中并发执行。当被调用的函数返回时,这个goroutine也自动结束。需要注意的是,如果这个函数有返回值,那么这个返回值会被丢弃。 先看下面的例子: func Add(x,y int) { z := x + y fmt.Println(z) } func main() { for i:=0; i<10; i++ { go Add(i,i) } } 执行上面的代码,会发现屏幕什么也没打印出来,程序就退出了。 在工程上,有两种最常见的并发通信模型:共享内存和消息。 来看下面的例子,10个goroutine共享了变量counter,每个goroutine执行完成后,将counter值加1.因为10个goroutine是并发执行的,所以我们还引入了锁,也就是代码中的lock变量。在main()函数中,使用for循环来不断检查counter值,当其值达到10时,说明所有goroutine都执行完毕了,这时main()返回,程序退出。 package main
import (
"fmt"
"sync"
"runtime"
)
var counter int = 0
func Count(lock *sync.Mutex) {
lock.Lock()
counter++
fmt.Println("counter =",counter)
lock.Unlock()
}
func main() {
lock := &sync.Mutex{}
for i:=0; i<10; i++ {
go Count(lock)
}
for {
lock.Lock()
c := counter
lock.Unlock()
runtime.Gosched() // 出让时间片
if c >= 10 {
break
}
}
}
上面的例子,使用了锁变量(属于一种共享内存)来同步协程,事实上Go语言主要使用消息机制(channel)来作为通信模型。
channel消息机制认为每个并发单元是自包含的、独立的个体,并且都有自己的变量,但在不同并发单元间这些变量不共享。每个并发单元的输入和输出只有一种,那就是消息。 channel是Go语言在语言级别提供的goroutine间的通信方式,我们可以使用channel在多个goroutine之间传递消息。channel是进程内的通信方式,因此通过channel传递对象的过程和调用函数时的参数传递行为比较一致,比如也可以传递指针等。 channel的声明形式为: 举个例子,声明一个传递int类型的channel: var ch chan int
使用内置函数make()定义一个channel: ch := make(chan int)
在channel的用法中,最常见的包括写入和读出: // 将一个数据value写入至channel,这会导致阻塞,直到有其他goroutine从这个channel中读取数据
ch <- value
// 从channel中读取数据,如果channel之前没有写入数据,也会导致阻塞,直到channel中被写入数据为止
value := <-ch
可以关闭不再使用的channel: close(ch)
我们还可以创建一个带缓冲的channel: c := make(chan int,1024)
// 从带缓冲的channel中读数据
for i:=range c {
...
}
此时,创建一个大小为1024的int类型的channel,即使没有读取方,写入方也可以一直往channel里写入,在缓冲区被填完之前都不会阻塞。 现在利用channel来重写上面的例子: func Count(ch chan ) {
ch <- 1
fmt.Println("Counting")
}
func main() {
chs := make([] chan )
for i:=0; i<10; i++ {
chs[i] = make(chan )
go Count(chs[i])
}
for _,ch := range(chs) {
<-ch
}
}
在这个例子中,定义了一个包含10个channel的数组,并把数组中的每个channel分配给10个不同的goroutine。在每个goroutine完成后,向goroutine写入一个数据,在这个channel被读取前,这个操作是阻塞的。在所有的goroutine启动完成后,依次从10个channel中读取数据,在对应的channel写入数据前,这个操作也是阻塞的。这样,就用channel实现了类似锁的功能,并保证了所有goroutine完成后main()才返回。 另外,我们在将一个channel变量传递到一个函数时,可以通过将其指定为单向channel变量,从而限制该函数中可以对此channel的操作。 单向channel变量的声明: var ch1 chan int // 普通channel
var ch2 chan <- int // 只用于写int数据
var ch3 <-chan int // 只用于读int数据
可以通过类型转换,将一个channel转换为单向的: ch4 := make(chan )
ch5 := <-chan int(ch4) // 单向读
ch6 := chan<- int(ch4) //单向写
单向channel的作用有点类似于c++中的const关键字,用于遵循代码“最小权限原则”。 例如在一个函数中使用单向读channel: func Parse(ch <-chan ) {
for value := range ch {
fmt.Println("Parsing value" channel作为一种原生类型,本身也可以通过channel进行传递,例如下面这个流式处理结构:
type PipeData struct {
value
handler func(int)
next chan
}
func handle(queue chan *PipeData) {
for data := range queue {
data.next <- data.handler(data.value)
}
}
select 在UNIX中,select()函数用来监控一组描述符,该机制常被用于实现高并发的socket服务器程序。Go语言直接在语言级别支持select关键字,用于处理异步IO问题,大致结构如下: select {
case <- chan1:
// 如果chan1成功读到数据
case chan2 <- 1:
// 如果成功向chan2写入数据
default:
// 默认分支
}
Go语言没有对channel提供直接的超时处理机制,但我们可以利用select来间接实现,例如: timeout := make(chan bool,1)
go func() {
time.Sleep(1e9)
timeout <- true
}()
switch {
ch:
// 从ch中读取到数据
timeout:
// 没有从ch中读取到数据,但从timeout中读取到了数据
}
这样使用select就可以避免永久等待的问题,因为程序会在timeout中获取到一个数据后继续执行,而无论对ch的读取是否还处于等待状态。 同步锁 Go语言包中的sync包提供了两种锁类型:sync.Mutex和sync.RWMutex,前者是互斥锁,后者是读写锁。 使用锁的经典模式: var lck sync.Mutex
func foo() {
lck.Lock()
defer lck.Unlock()
// ...
}
lck.Lock()会阻塞直到获取锁,然后利用defer语句在函数返回时自动释放锁。 对于从全局角度只需要运行一次的代码,比如全局初始化操作,Go语言提供了一个once类型来保证全局的唯一性操作,如下: var flag int32
var once sync.Once
func initialize() {
flag = 3
fmt.Println(flag)
}
func setup() {
once.Do(initialize)
}
func main() {
setup()
setup()
}
flag只别打印 了一次。 另外,为了更好的地控制并行中的原子操作,sync包还提供了一个atomic子包,支持对于一些基础数据类型的原子操作函数,比如经典的CAS函数: func CompareAndSwapUnit64(val *uint64,old,new uint64) (swapped bool)
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