單線是go語言的特性嗎

單執行緒不是go語言的特性，go語言是多執行緒的。 Golang的線程模型是MPG模型，整體上Go程與內核線程是多對多對應的，因此Go一定是多線程模式的；其中M與內核線程是1比1對應，然後多個G與多個M對應，P指的是上下文資源。

本教學操作環境：windows7系統、GO 1.18版本、Dell G3電腦。

單執行緒不是go語言的特性，go語言是多執行緒的。 單線的話還好意思號稱多核心時代為高並發而生的語言？

Golang 的線程模型是 M P G 模型，整體上 Go 程與內核線程是多對多對應的，因此首先來講就一定是多線程的。其中 M 與核心執行緒是1比1對應，然後多個 G 與多個 M 對應，P 指的是上下文資源，不多說。 M 的數量（或者說內核線程）什麼時候會增加呢？就是在目前的 M 數量無法調度得動目前所有 G 的時候就起新的 M 來處理。

Go 並發（多執行緒）

有人把Go比喻成21世紀的C語言，第一名是因為Go語言設計簡單，第二，21世紀最重要的是平行程式設計，而Go從語言層面就支持了並行。

goroutine

#goroutine是Go平行設計的核心。 goroutine說到底其實就是線程，但是它比線程更小，十幾個goroutine可能體現在底層就是五、六個線程，Go語言內部幫你實現了這些goroutine之間的記憶體共享。執行goroutine只需極少的棧記憶體(大概是4~5KB)，當然會根據對應的資料伸縮。也因為如此，可同時運行成千上萬個並發任務。 goroutine比thread更易用、更有效率、更輕。

goroutine是透過Go的runtime管理的一個執行緒管理器。 goroutine透過go關鍵字實現了，其實就是一個普通的函數。

go hello(a, b, c)

透過關鍵字go就啟動了一個goroutine。我們來看一個例子

package main

import (
    "fmt"
    "runtime"
)

func say(s string) {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        runtime.Gosched()
        fmt.Println(s)
    }
}

func main() {
    go say("world") //开一个新的Goroutines执行
    say("hello") //当前Goroutines执行
}

// 以上程序执行后将输出：
// hello
// world
// hello
// world
// hello
// world
// hello
// world
// hello

我們可以看到go關鍵字很方便的就實現了並發程式設計。上面的多個goroutine運行在同一個進程裡面，共享記憶體數據，不過設計上我們要遵循：不要透過共享來通信，而要透過通信來共享。

runtime.Gosched()表示讓CPU把時間片讓給別人,下次某個時候繼續恢復執行該goroutine。

預設情況下，調度器只使用單線程，也就是說只實現了並發。想要發揮多核心處理器的並行，需要在我們的程式中明確呼叫 runtime.GOMAXPROCS(n) 告訴調度器同時使用多個執行緒。 GOMAXPROCS 設定了同時運行邏輯程式碼的系統執行緒的最大數量，並傳回先前的設定。如果n < 1，不會改變目前設定。以後Go的新版本中調度得到改進後，這將被移除。

channels

#goroutine運行在相同的位址空間，因此存取共享記憶體必須做好同步。那麼goroutine之間如何進行數據的通訊呢，Go提供了一個很好的通訊機制channel。 channel可以與Unix shell 中的雙向管道做類比：可以透過它發送或接收值。這些值只能是特定的類型：channel類型。定義一個channel時，也需要定義傳送到channel的值的類型。注意，必須使用make 建立channel：

ci := make(chan int)
cs := make(chan string)
cf := make(chan interface{})

channel透過運算子<-來接收和傳送資料

ch <- v    // 发送v到channel ch.
v := <-ch  // 从ch中接收数据，并赋值给v

我們把這些應用到我們的例子中來：

package main

import "fmt"

func sum(a []int, c chan int) {
    total := 0
    for _, v := range a {
        total += v
    }
    c <- total  // send total to c
}

func main() {
    a := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0}

    c := make(chan int)
    go sum(a[:len(a)/2], c)
    go sum(a[len(a)/2:], c)
    x, y := <-c, <-c  // receive from c

    fmt.Println(x, y, x + y)
}

預設情況下，channel接收和發送資料都是阻塞的，除非另一端已經準備好，這樣就使得Goroutines同步變的更加的簡單，而不需要顯式的lock。所謂阻塞，也就是如果讀取（value := <-ch）它將會被阻塞，直到有資料接收。其次，任何發送（ch<-5）將會被阻塞，直到資料被讀出。無緩衝channel是在多個goroutine之間同步很棒的工具。

Buffered Channels

#上面我們介紹了預設的非快取類型的channel，不過Go也允許指定channel的緩衝大小，很簡單，就是channel可以儲存多少元素。 ch:= make(chan bool, 4)，創造了可以儲存4個元素的bool 型channel。在這個channel 中，前4個元素可以無阻塞的寫入。當寫入第5個元素時，程式碼將會阻塞，直到其他goroutine從channel 讀取一些元素，騰出空間。

ch := make(chan type, value)

value == 0 ! 无缓冲（阻塞）
value > 0 ! 缓冲（非阻塞，直到value 个元素）

我们看一下下面这个例子，你可以在自己本机测试一下，修改相应的value值

package main

import "fmt"

func main() {
    c := make(chan int, 2)//修改2为1就报错，修改2为3可以正常运行
    c <- 1
    c <- 2
    fmt.Println(<-c)
    fmt.Println(<-c)
}
    //修改为1报如下的错误:
    //fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

Range和Close

上面这个例子中，我们需要读取两次c，这样不是很方便，Go考虑到了这一点，所以也可以通过range，像操作slice或者map一样操作缓存类型的channel，请看下面的例子

package main

import (
    "fmt"
)

func fibonacci(n int, c chan int) {
    x, y := 1, 1
    for i := 0; i < n; i++ {
        c <- x
        x, y = y, x + y
    }
    close(c)
}

func main() {
    c := make(chan int, 10)
    go fibonacci(cap(c), c)
    for i := range c {
        fmt.Println(i)
    }
}

for i := range c能够不断的读取channel里面的数据，直到该channel被显式的关闭。上面代码我们看到可以显式的关闭channel，生产者通过内置函数close关闭channel。关闭channel之后就无法再发送任何数据了，在消费方可以通过语法v, ok := <-ch测试channel是否被关闭。如果ok返回false，那么说明channel已经没有任何数据并且已经被关闭。

记住应该在生产者的地方关闭channel，而不是消费的地方去关闭它，这样容易引起panic

另外记住一点的就是channel不像文件之类的，不需要经常去关闭，只有当你确实没有任何发送数据了，或者你想显式的结束range循环之类的

Select

我们上面介绍的都是只有一个channel的情况，那么如果存在多个channel的时候，我们该如何操作呢，Go里面提供了一个关键字select，通过select可以监听channel上的数据流动。

select默认是阻塞的，只有当监听的channel中有发送或接收可以进行时才会运行，当多个channel都准备好的时候，select是随机的选择一个执行的。

package main

import "fmt"

func fibonacci(c, quit chan int) {
    x, y := 1, 1
    for {
        select {
        case c <- x:
            x, y = y, x + y
        case <-quit:
            fmt.Println("quit")
            return
        }
    }
}

func main() {
    c := make(chan int)
    quit := make(chan int)
    go func() {
        for i := 0; i < 10; i++ {
            fmt.Println(<-c)
        }
        quit <- 0
    }()
    fibonacci(c, quit)
}

在select里面还有default语法，select其实就是类似switch的功能，default就是当监听的channel都没有准备好的时候，默认执行的（select不再阻塞等待channel）。

select {
case i := <-c:
    // use i
default:
    // 当c阻塞的时候执行这里
}

超时

有时候会出现goroutine阻塞的情况，那么我们如何避免整个程序进入阻塞的情况呢？我们可以利用select来设置超时，通过如下的方式实现：

func main() {
    c := make(chan int)
    o := make(chan bool)
    go func() {
        for {
            select {
                case v := <- c:
                    println(v)
                case <- time.After(5 * time.Second):
                    println("timeout")
                    o <- true
                    break
            }
        }
    }()
    <- o
}

runtime goroutine

runtime包中有几个处理goroutine的函数：

• Goexit

  退出当前执行的goroutine，但是defer函数还会继续调用

• Gosched

  让出当前goroutine的执行权限，调度器安排其他等待的任务运行，并在下次某个时候从该位置恢复执行。

• NumCPU

  返回 CPU 核数量

• NumGoroutine

  返回正在执行和排队的任务总数

• GOMAXPROCS

  用来设置可以并行计算的CPU核数的最大值，并返回之前的值。

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