【go語言】Goroutines 併發模式（一）

這是一個建立於 的文章，其中的資訊可能已經有所發展或是發生改變。

前言

由於前一階段實習中接到的項目的告一段落，不知不覺便多出了許多空餘的時間，於是就想總結一下最近因為個人興趣而學習的一些東西。從這篇文章開始以及後面陸續的幾篇關於GO語言的文章，均是博主最近對GO語言學習過程中的一些感悟、總結，類似於學習筆記的東西。記錄下來並整理成部落格一為對學習的知識做一個整理，二為分享出來給大家（因為國內關於GO語言的中文資料比較少），由於博主能力和知識有限，難免有所靡誤，還望勘正。

由於Go最近一系列出色的表現，從一開始Go便緊緊地吸引住了我的眼球。類似於Erlang、Scala等語言，Go也是天生為並發而設計的語言，Go有著許多在原生層面對並發編程進行支援的優秀特性，比如大名鼎鼎的Goroutines、Channels、Select等原生特性。那麼廢話不多說，這一篇主要是對GO語言中的並發編程模式做一個粗略的歸納總結，文中樣本參考自golang conference中的一些演講和部落格，涉及到的Go語言的文法知識細節將予以略去。Go語言文法請參考http://golang.org/

幾點強調之處

1. 並發而非並行

首先我們要明確兩個名詞：並發(Concurrency)、並行(Parallelism)。這兩個詞可能大家經常搞混淆，因為這兩個詞所標書的意思太過相近，但是前者更加偏向於設計(Design)，而後者更加偏向於結構(Structure)。

• 如果你有只有一個CPU，那麼你的程式可以是並發的，但一定不是並行的

• 一個良好的並發程式並非一定是並行的

• 並行是一種物理狀態，而並發是一種設計思想、程式的內部結構

• 多處理器才有可能達到並發的物理狀態

2. 什麼是Goroutines

Goroutine是一個通過go關鍵字起起來的獨立的執行某個function的過程，它擁有獨立的可以自行管理的調用棧。

• goroutine非常廉價，你可以擁有幾千甚至上萬的goroutines

• goroutine不是thread

• 一個thread之下可能有上千的goroutines

• 你可以把goroutine理解為廉價的thread

讓我們從幾個例子開始

• 一個很無聊的函數
  

func boring(msg string) {    for i := 0; ; i++ {       fmt.Println(msg, i)       time.Sleep(time.Second)    }}

顯而易見，這個函數永不停歇的列印msg字串，並且迴圈中間會sleep一秒鐘，接下來讓我們不斷改進這個函數。

• 嗯哼，稍微不那麼無聊一點了

func boring(msg string) {    for i := 0; ; i++ {       fmt.Println(msg, i)       time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(1e3)) * time.Millisecond)    }}

我們看到這個函數不再是sleep固定的時間，而是rand出一個隨機的duration。這樣，可以讓我們的這個無聊的函數稍微不可預期一點。

• 讓我們把它run起來！~Let's go！

func main() {    boring("boring!")}func boring(msg string) {    for i := 0; ; i++ {        fmt.Println(msg, i)        time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(1e3)) * time.Millisecond)    }}

好了，無聊的函數跑起來了~~但是，目前我們還沒有用到Goroutines的特性

• 讓函數Go起來！

package mainimport (    "fmt"    "math/rand"    "time")func main() {go boring("boring!")}

程式的輸出為：

[no output]Program exited.

納尼？？！！奇怪啊，為什麼程式沒有輸出捏？其實真相是，main函數在開啟boring方法的新的goroutine之後，沒有等待boring方法調用fmt.Println就急急忙忙返回退出了。當main退出之時，我們的程式自然而然也就退出了。

• 讓我們等一下TA吧

func main() {go boring("boring!")fmt.Println("I'm listening.")time.Sleep(2 * time.Second)fmt.Println("You're boring; I'm leaving.")}

現在我們就可以在主程式退出之前看到boring函數輸出的message了。但是等等，我們現在還只是一個goroutine，還沒有涉及到真正意義上的並發。

• 使用channels！
  

讓我們先來看一個簡單的使用channels進行同步的例子

var syn chan int = make(chan int)func foo(){for(i := 0; i < 5; i++){fmt.Println("i am running!")}syn <- 1}func main(){go foo()<- syn}

很簡單吧，通過使用通道syn，可以進行簡單的同步。這樣，在main函數退出之間首先會在讀取syn處阻塞，除非foo向syn寫入資料。

• 讓boring和main成為好基友
  

func boring(msg string, c chan string) {   for i := 0; ; i++ {        c <- fmt.Sprintf("%s %d", msg, i)        time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(1e3)) * time.Millisecond)}}func main() {c := make(chan string)go boring("boring!", c) for i := 0; i < 5; i++ {    fmt.Printf("You say: %q\n", <-c)    }    fmt.Println("You're boring; I'm leaving.")}

我們通過channel將main和boring聯絡起來，從而讓本來毫無關係的他們能夠自然地交流，從而知曉彼此的狀態。上面程式便是通過channel來進行的同步。當main函數執行 "<- c"時會發生阻塞，除非boring中執行"c <- fmt.Sprintf("%s %d", msg, i)"向通道中寫入資料才會解除阻塞。由此觀之，即針對同一個channel，sender和receiver必須要一個讀一個寫才能使得channel暢通不阻塞。如此一來，便可以通過channel進行交流和同步。