Wie verwende ich die Go-Sprache für die gleichzeitige Programmierung?

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Computer-Hardware erhöhen die CPU-Kerne im Prozessor nicht mehr einzeln die Taktfrequenz, sondern erhöhen die Anzahl der Kerne. Dies wirft eine offensichtliche Frage auf: Wie kann man diese Kerne optimal nutzen?

Eine Lösung ist die parallele Programmierung, bei der mehrere Aufgaben gleichzeitig ausgeführt werden, um die CPU-Kerne vollständig auszunutzen. Das ist eine Besonderheit der Go-Sprache, sie ist eine Sprache, die für die gleichzeitige Programmierung konzipiert ist.

In diesem Artikel werden wir untersuchen, wie man die Go-Sprache für die gleichzeitige Programmierung verwendet.

Coroutine

Was wir zunächst einmal verstehen müssen, ist ein spezieller Mechanismus in der Go-Sprache: Coroutine. Coroutine ist ein leichter Thread, der die Ausführung in einem Thread mehrmals wechseln kann, um eine parallele Ausführung zu erreichen.

Im Vergleich zu Betriebssystem-Threads sind die Wechselkosten von Coroutinen sehr gering. Sie werden von der Go-Laufzeit verwaltet, die eine m:n-Zuordnung verwendet, um m Coroutinen auf n Betriebssystem-Threads abzubilden. Dies macht die Go-Sprache hinsichtlich der gleichzeitigen Ausführungsfähigkeiten sehr effizient und stabil.

In der Go-Sprache können Sie das Schlüsselwort go verwenden, um eine Coroutine zu starten. Zum Beispiel: go 关键字来启动一个协程。例如：

func main() {
    go hello()
}

func hello() {
    fmt.Println("Hello, world!")
}

在上面的代码中，hello() 函数将在一个新的协程中执行。当程序退出 main() 函数时，hello() 函数可能还在执行，因此程序不会立即退出。

通道

协程之间的通信非常重要，因为它们需要共享数据。Go 语言中有一种特殊类型的变量，称为通道（Channel），用于在协程之间传递数据。

可以通过 make() 函数创建一个通道，例如：

ch := make(chan int)

上面的代码将创建一个整数类型的通道。

数据可以通过通道的发送和接收操作进行传递。可以使用 <- 运算符对通道进行发送和接收操作。例如：

ch <- 42 // 发送数据
x := <-ch // 接收数据

<- 运算符可以在左侧或右侧使用，以用于发送或接收数据。如果通道是无缓冲的，则发送操作将阻塞，直到另一个协程接收数据。类似地，如果没有可用的数据，则接收操作将阻塞。

WaitGroup

在处理多个协程时，可能需要等待它们全部执行完毕。可以使用 sync.WaitGroup 来实现这个目的。例如：

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(2) // 增加计数器

    go func() {
        defer wg.Done() // 完成时减少计数器
        fmt.Println("Hello,")
    }()

    go func() {
        defer wg.Done() // 完成时减少计数器
        fmt.Println("world!")
    }()

    wg.Wait() // 等待协程全部完成
}

在上面的代码中，wg 是一个 sync.WaitGroup 对象，包含一个计数器。Add() 方法将计数器增加，表示需要等待的协程数。Done() 方法将计数器减少，表示一个协程已经完成。Wait() 方法将一直等待，直到计数器为零。

例子

下面是一个示例程序，演示了如何利用协程和通道进行并发编程：

func main() {
    ch := make(chan int)

    go func() {
        for i := 0; i < 10; i++ {
            ch <- i // 发送数据
        }
        close(ch) // 关闭通道
    }()

    for i := range ch { // 循环接收数据，直到通道关闭
        fmt.Println(i)
    }
}

在上面的代码中，我们创建了一个整数类型的通道 ch。然后，我们在一个新的协程中向通道发送 0 到 9 的整数。最后，我们使用 range 关键字循环接收通道中的数据，并打印出来。

注意，我们在发送完所有数据后，通过 close() 方法关闭了通道。这使得循环读取通道的协程可以退出。

结论

在本文中，我们了解了 Go 语言中的协程、通道和 WaitGrouprrreee

Im obigen Code wird die Funktion hello() in einer neuen Coroutine ausgeführt. Wenn das Programm die Funktion main() beendet, wird die Funktion hello() möglicherweise noch ausgeführt, sodass das Programm nicht sofort beendet wird. 🎜🎜Kanäle🎜🎜Die Kommunikation zwischen Coroutinen ist sehr wichtig, da sie Daten austauschen müssen. In der Go-Sprache gibt es einen speziellen Variablentyp namens Kanal, der zum Übertragen von Daten zwischen Coroutinen verwendet wird. 🎜🎜Sie können einen Kanal über die Funktion make() erstellen, zum Beispiel: 🎜rrreee🎜Der obige Code erstellt einen Kanal vom Typ Integer. 🎜🎜Daten können über die Sende- und Empfangsvorgänge des Kanals weitergeleitet werden. Kanäle können mit dem Operator <- gesendet und empfangen werden. Zum Beispiel: 🎜rrreee🎜<- Operatoren können auf der linken oder rechten Seite zum Senden oder Empfangen von Daten verwendet werden. Wenn der Kanal ungepuffert ist, wird der Sendevorgang blockiert, bis eine andere Coroutine die Daten empfängt. Wenn keine Daten verfügbar sind, wird der Empfangsvorgang ebenfalls blockiert. 🎜🎜WaitGroup🎜🎜Bei der Verarbeitung mehrerer Coroutinen müssen Sie möglicherweise warten, bis alle ihre Ausführung abgeschlossen haben. Zu diesem Zweck können Sie sync.WaitGroup verwenden. Zum Beispiel: 🎜rrreee🎜Im obigen Code ist wg ein sync.WaitGroup-Objekt, das einen Zähler enthält. Die Methode Add() erhöht den Zähler und gibt die Anzahl der Coroutinen an, die warten müssen. Die Methode Done() dekrementiert den Zähler, um anzuzeigen, dass eine Coroutine abgeschlossen wurde. Die Methode Wait() wartet, bis der Zähler Null erreicht. 🎜🎜Beispiel🎜🎜Hier ist ein Beispielprogramm, das zeigt, wie man Coroutinen und Kanäle für die gleichzeitige Programmierung nutzt: 🎜rrreee🎜Im obigen Code erstellen wir einen Kanal vom Typ Integer ch. Anschließend senden wir in einer neuen Coroutine ganze Zahlen von 0 bis 9 an den Kanal. Schließlich verwenden wir das Schlüsselwort range, um die Daten im Kanal zu durchlaufen und auszudrucken. 🎜🎜Beachten Sie, dass wir nach dem Senden aller Daten den Kanal über die Methode close() geschlossen haben. Dadurch kann die Coroutine, die eine Schleife durchführt, den zu beendenden Kanal lesen. 🎜🎜Fazit🎜🎜In diesem Artikel haben wir etwas über Coroutinen, Kanäle und WaitGroup in der Go-Sprache gelernt. Durch diese Mechanismen kann eine effiziente gleichzeitige Programmierung einfach implementiert werden. Denken Sie beim Schreiben von Go-Code unbedingt daran, diese Mechanismen zu nutzen, um CPU-Kerne und Hardware-Ressourcen vollständig auszunutzen. 🎜

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