golang中並發sync和channel

golang中實現並發非常簡單，只需在需要並發的函數前面添加關鍵字＂go"，但是如何處理go並發機制中不同goroutine之間的同步與通訊，golang 中提供了sync包和channel機制來解決這一問題．

sync 包提供了互斥鎖這類的基本的同步原語.除 Once 和 WaitGroup 之外的類型大多用於底層庫的常式。更進階的同步操作通過通道與通訊進行。

 

type Cond

    func NewCond(l Locker) *Cond

    func (c *Cond) Broadcast()

    func (c *Cond) Signal()

    func (c *Cond) Wait()

type Locker

type Mutex

    func (m *Mutex) Lock()

    func (m *Mutex) Unlock()

type Once

    func (o *Once) Do(f func())

type Pool

    func (p *Pool) Get() interface{}

    func (p *Pool) Put(x interface{})

type RWMutex

    func (rw *RWMutex) Lock()

    func (rw *RWMutex) RLock()

    func (rw *RWMutex) RLocker() Locker

    func (rw *RWMutex) RUnlock()

    func (rw *RWMutex) Unlock()

type WaitGroup

    func (wg *WaitGroup) Add(delta int)

    func (wg *WaitGroup) Done()

    func (wg *WaitGroup) Wait()

而golang中的同步是通過sync.WaitGroup來實現的．WaitGroup的功能：它實現了一個類似隊列的結構，可以一直向隊列中新增工作，當任務完成後便從隊列中刪除，如果隊列中的任務沒有完全完成，可以通過Wait()函數來出發阻塞，防止程式繼續進行，直到所有的隊列任務都完成為止．

WaitGroup總共有三個方法：Add(delta int),　Done(),　Wait()。

Add:添加或者減少等待goroutine的數量

Done:相當於Add(-1)

Wait:執行阻塞，直到所有的WaitGroup數量變成0

 

具體例子如下：

 

package mainimport ("fmt""sync")var waitgroup sync.WaitGroupfunc Afunction(shownum int) {fmt.Println(shownum)waitgroup.Done() //任務完成，將任務隊列中的任務數量-1，其實.Done就是.Add(-1)}func main() {for i := 0; i < 10; i++ {waitgroup.Add(1) //每建立一個goroutine，就把任務隊列中任務的數量+1go Afunction(i)}waitgroup.Wait() //.Wait()這裡會發生阻塞，直到隊列中所有的任務結束就會解除阻塞}

使用情境：

 

　　程式中需要並發，需要建立多個goroutine，並且一定要等這些並發全部完成後才繼續接下來的程式執行．WaitGroup的特點是Wait()可以用來阻塞直到隊列中的所有任務都完成時才解除阻塞，而不需要sleep一個固定的時間來等待．但是其缺點是無法指定固定的goroutine數目．

 

 

Channel機制：

相對sync.WaitGroup而言，golang中利用channel實習同步則簡單的多．channel自身可以實現阻塞，其通過<-進行資料傳遞，channel是golang中一種內建基本類型，對於channel操作只有４種方式：

建立channel(通過make()函數實現，包括無緩衝channel和有緩衝channel);

向channel中添加資料（channel<-data）;

從channel中讀取資料（data<-channel）;

關閉channel(通過close()函數實現，關閉之後無法再向channel中存資料，但是可以繼續從channel中讀取資料）

 

channel分為有緩衝channel和無緩衝channel,兩種channel的建立方法如下:

var ch = make(chan int) //無緩衝channel,等同於make(chan int ,0)

var ch = make(chan int,10) //有緩衝channel,緩衝大小是５

其中無緩衝channel在讀和寫是都會阻塞，而有緩衝channel在向channel中存入資料沒有達到channel緩衝總數時，可以一直向裡面存，直到緩衝已滿才阻塞．由於阻塞的存在，所以使用channel時特別注意使用方法，防止死結的產生．例子如下：

無緩衝channel:

 

package mainimport "fmt"func Afuntion(ch chan int) {fmt.Println("finish")<-ch}func main() {ch := make(chan int) //無緩衝的channelgo Afuntion(ch)ch <- 1// 輸出結果：// finish}

 

程式碼分析：首先建立一個無緩衝channel　ch,　然後執行　go Afuntion(ch),此時執行＜-ch，則Afuntion這個函數便會阻塞，不再繼續往下執行，直到主進程中ch<-1向channel　ch 中注入資料才解除Afuntion該協程的阻塞．

 

package mainimport "fmt"func Afuntion(ch chan int) {fmt.Println("finish")<-ch}func main() {ch := make(chan int) //無緩衝的channel//只是把這兩行的代碼順序對調一下ch <- 1go Afuntion(ch)// 輸出結果：// 死結，無結果}

程式碼分析：首先建立一個無緩衝的channel,　然後在主協程裡面向channel　ch 中通過ch<-1命令寫入資料，則此時主協程阻塞，就無法執行下面的go Afuntions(ch),自然也就無法解除主協程的阻塞狀態，則系統死結

總結：
對於無緩衝的channel,放入channel和從channel中向外面取資料這兩個操作不能放在同一個協程中，防止死結的發生；同時應該先利用go 開一個協程對channel進行操作，此時阻塞該go 協程，然後再在主協程中進行channel的相反操作（與go 協程對channel進行相反的操作），實現go 協程解鎖．即必須go協程在前，解鎖協程在後．

帶緩衝channel:
對於帶緩衝channel，只要channel中緩衝不滿，則可以一直向 channel中存入資料，直到緩衝已滿；同理只要channel中緩衝不為０，便可以一直從channel中向外取資料，直到channel緩衝變為０才會阻塞．

由此可見，相對於不帶緩衝channel，帶緩衝channel不易造成死結，可以同時在一個goroutine中放心使用，

close():
close主要用來關閉channel通道其用法為close(channel)，並且實在生產者的地方關閉channel，而不是在消費者的地方關閉．並且關閉channel後，便不可再想channel中繼續存入資料，但是可以繼續從channel中讀取資料．例子如下：

package mainimport "fmt"func main() {    var ch = make(chan int, 20)    for i := 0; i < 10; i++ {        ch <- i    }    close(ch)    //ch <- 11 //panic: runtime error: send on closed channel    for i := range ch {        fmt.Println(i)　//輸出０　１　２　３　４　５　６　７　８　９    }}

channel阻塞逾時處理：
goroutine有時候會進入阻塞情況，那麼如何避免由於channel阻塞導致整個程式阻塞的發生那？解決方案：通過select設定逾時處理，具體程式如下：

package main import (    "fmt"    "time")func main() {    c := make(chan int)    o := make(chan bool)    go func() {        for {            select {            case i := <-c:                fmt.Println(i)            case <-time.After(time.Duration(3) * time.Second):    //設定逾時時間為３ｓ，如果channel　3s鐘沒有響應，一直阻塞，則報告逾時，進行逾時處理．                fmt.Println("timeout")                o <- true                break            }        }    }()    <-o}

golang 並發總結：
並發兩種方式：sync.WaitGroup，該方法最大優點是Wait()可以阻塞到隊列中的所有任務都執行完才解除阻塞，但是它的缺點是不能夠指定並發協程數量．
channel優點：能夠利用帶緩衝的channel指定並發協程goroutine，比較靈活．但是它的缺點是如果使用不當容易造成死結；並且他還需要自己判定並發goroutine是否執行完．

但是相對而言，channel更加靈活，使用更加方便，同時通過逾時處理機制可以很好的避免channel造成的程式死結，因此利用channel實現程式並發，更加方便，更加易用．

參考文獻：

http://studygolang.com/articles/319

http://studygolang.com/articles/267