Goroutine和Channel詳解

併發概述

Go語言中併發程序能夠用兩種方式來實現。一種是goroutine和channel，其支持「順序進程通訊」（communicating sequential processes）或被簡稱爲CSP。CSP是一個現代的併發編程模型，在這種編程模型中值會在不一樣的運行實例(goroutine)中傳遞，儘管大多數狀況下被限制在單一實例中。另外一種是傳統的併發模型，多線程共享內存（基於共享變量的併發），會在後續單獨闡述。

goroutine

goroutine是一個輕量級的執行線程（又稱協程），它與線程的區別是線程是操做系統中對於一個獨立運行實例的描述，不一樣的操做系統中，線程的實現也不盡相同；對於goroutine，操做系統並不知道它的存在，goroutine的調度是Go語言的運行時進行管理的。啓動線程雖然比進程使用的資源少，但依然須要上下文切換等大量工做，Go語言有本身的調度器，許多goroutine的數據都是共享的，所以goroutine之間的切換會快不少，啓動goroutine所耗費的資源也不多。

package main

import (
    "fmt"
    "strconv"
)

func Info(name string)  {
    for i := 0; i < 3; i++ {
        fmt.Println(name + ":" + strconv.Itoa(i))
    }
}

func main()  {
    Info("info")

    go Info("goroutine1")

    go func(name string) {
        fmt.Println(name)
    }("goroutine2")

    var input string
    fmt.Scanln(&input)
    fmt.Println("done")
}
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channel

channel被稱爲通道，是鏈接併發goroutine的管道，能夠從一個goroutine向通道發送值，並在另外一個goroutine中接收到這些值。每一個channel都有一個特殊的類型，也就是channel可發送數據的類型。一個能夠發送int類型數據的channel通常寫爲chan int。

一個channel有發送和接收兩個主要操做，都是通訊行爲。一個發送語句將一個值從一個goroutine經過channel發送到另外一個執行接收操做的goroutine。發送和接收兩個操做都是用<-運算符。在發送語句中，<-運算符分割channel和要發送的值；在接收語句中，<-運算符寫在channel對象以前，一個不使用接收結果的接收操做也是合法的。

channel的發送操做將致使發送者goroutine阻塞，直到另外一個goroutine在相同的channel上執行接收操做，當發送的值經過channel成功傳輸以後，兩個goroutine能夠繼續執行後面的語句。反之，若是接收操做先發生，那麼接收者goroutine也將阻塞，直到有另外一個goroutine在相同的Channels上執行發送操做。

package main

import (
    "fmt"
    "strconv"
)

func Info(i int, ch chan string)  {
    msg := "數據" + strconv.Itoa(i)
    ch <- msg
}

func main()  {
    chs := make([]chan string, 3)
    for i := 0; i < 3; i++ {
        chs[i] = make(chan string)
        go Info(i, chs[i])
    }

    for num, ch := range chs {
        msg := <- ch
        fmt.Println(num, msg)
    }

    fmt.Println("Done")
}
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channel還支持close操做，用於關閉channel，隨後對基於該channel的任何發送操做都將致使Panic異常。對一個已經被close過的channel接收操做依然能夠接受到以前已經成功發送的數據；若是channel中已經沒有數據的話將產生一個零值(nil)的數據。

//使用內置的close函數就能夠關閉一個channel：
close(ch)
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帶緩存的channel

帶緩存的channel內部有一個元素隊列。隊列的最大容量是在調用make函數建立channel時經過第二個參數指定的。下面的語句建立了一個能夠持有三個字符串元素的帶緩存channel。

ch = make(chan string, 3)
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向緩存channel的發送操做就是向內部緩存隊列的尾部插入元素，接收操做則是從隊列的頭部刪除元素。若是內部緩存隊列是滿的，那麼發送操做將阻塞直到另外一個goroutine執行接收操做而釋放了新的隊列空間。相反，若是channel是空的，接收操做將阻塞直到有另外一個goroutine執行發送操做而向隊列插入元素。

package main

import (
    "fmt"
)

func main()  {
    ch := make(chan string, 3)

    ch <- "A"
    ch <- "B"
    ch <- "C"

    fmt.Println(<-ch)
    fmt.Println(<-ch)
    fmt.Println(<-ch)
}
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select

Go語言的select的功能和select、poll、epoll類似，就是監聽IO操做，當IO操做發生時，觸發響應的動做。select語句的用法和switch類似，也會有幾個case和default分支，每個case表明一個通訊操做(在某個channel上進行發送或者接收)而且會包含一些語句組成一個語句塊。

package main

import (
    "fmt"
    "strconv"
)

func main()  {
    ch1 := make(chan string)
    ch2 := make(chan string)

    go func() {
        ch1 <- "I am from ch1"
    }()

    go func() {
        ch2 <- "I am from ch2"
    }()

    for i := 0; i < 2; i++ {
        select {
        case msg1 := <- ch1:
            fmt.Println("received-"+strconv.Itoa(i), msg1)
        case msg2 := <- ch2:
            fmt.Println("received-"+strconv.Itoa(i), msg2)
        }
    }
}
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超時控制

select是用來讓咱們的程序監聽多個文件句柄的狀態變化的處理機制。當發起一些阻塞的請求後，能夠用select機制輪詢掃描文件句柄，直到被監視的文件句柄有一個或多個發生了狀態改變。channel在系統層面來講也是個文件描述符，在Go語言中咱們能夠用goroutine併發執行任務，接着使用select來監視每一個任務的channel狀況。若是這幾個任務都長時間沒有回覆channel信息，而且咱們又有超時的需求，那麼咱們可使用一個goroutine來設置超時機制，具體作法就是啓動sleep而且在sleep以後回覆channel信號。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main()  {
    ch := make(chan string)
    timeout := make(chan bool)

    go func() {
        time.Sleep(5 * time.Second)
        timeout <- true
    }()

    go func() {
        time.Sleep(10 * time.Second)
        ch <- "Hello World"
    }()

    select {
    case msg := <- ch:
        fmt.Println(msg)
    case <- timeout:
        fmt.Println("task is timeout")
    }
}
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