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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。
对于上面的例子,main()函数启动了10个goroutine,然后返回,这时程序就退出了,而被启动的执行Add()的goroutine没来得及执行。我们想要让main()函数等待所有goroutine退出后再返回,但如何知道goroutine都退出了呢?这就引出了多个goroutine之间通信的问题。
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是类型相关的,一个channel只能传递一种类型的值,这个类型需要在声明channel时指定。
channel的声明形式为:
var chanName chan ElementType
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
默认情况下,channel的接收和发送都是阻塞的,除非另一端已准备好。
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。
可以关闭不再使用的channel:
close(ch)
应该在生产者的地方关闭channel,如果在消费者的地方关闭,容易引起panic;
在一个已关闭 channel 上执行接收操作(de9fa82eb6e1ade5fb1a7320c9dacfb6全局队列>其他P的队列,如果所有队列都没有可用的G,M会归还P并进入休眠;
一个G如果发生阻塞等事件会进行阻塞,如下图:
G发生上下文切换条件:
系统调用;
读写channel;
gosched主动放弃,会将G扔进全局队列;
如上图,一个G发生阻塞时,M0让出P,由M1接管其任务队列;当M0执行的阻塞调用返回后,再将G0扔到全局队列,自己则进入睡眠(没有P了无法干活);
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