GO协程理解和应用场景

1、概述        

最近在倒腾GO语言，用来做了一段时间研发后，发现一些特点，在此记录一下。

        首先学习了下他的语言语法，发现规则和其他语言规则有点类似，函数是通过大括号来进行规范，条件语句也是通过大括号在规范，然后就是else语句必须放在if的结束大括号后面，否则会报错；语法简单，不需要像C/C++语言那样需要分号来结束每条语句，直接换行即可，也不需要像python语言那样需要强要求的换行来标识语句和函数；最后就是协程，协程可以算是go语言的最大的特点，也是go语言诞生的初衷。

        很多文章有这么一句话叫做：一核有难多核围观，意思是针对多核CPU一个核忙得要死要活，剩下的核确实闲置的。出现上面的原因就是写的程序是单核处理器，不是针对多核CPU的高并发程序。在这里也记录下并发和并行的区别，借用看到资料的解释，比较形象，并发就是使用同一个锅炒不同的菜，菜品在锅中随时切换；并行就是有多个锅，每个锅同时炒不同的菜。写完这个比喻我突然想到了另一更加形象的比喻：并发就是你拿着一把刀切菜，一会切白菜，一会切萝卜，一会切茄子，你的这把刀就是CPU一个核，然后并发的去切很多菜；并行就是你用多把刀同时切不同的菜，哈哈，感觉更形象了，是不是？

        （补充一下,可能有点乱：并发不是并行，并行是让不同的代码片段同时在不同的物理处理器上执行。并行的关键是同时做很多事情，而并发是指同时管理很多事情，这些事情可能只做了一半就被暂停去做别的事情了在很多情况下，并发的效果比并行好，因为操作系统和硬件的总资源一般很少，但能支持系统同时做很多事情。）

2、协程实现和协程交互       

协程我们在代码里面实现直接在函数调用前面直接加go就可以实现协程调用，如下所示：

func testfun(){
 
    //do something
}
 
go testfun()

这种用法还是相当方便的，只需要加一个关键字就可以实现协程功能。但是这种一般都是独立的协程，如果需要协程之间相互通信，go语言也提供多种方法，第一种就是跟C/C++一样的加锁，方法如下：

lock.Lock()
testname = "newname"    //testname为全局变量，多线程操作的时候需要锁住变量
//解锁
lock.Unlock()

但是go语言虽然支持这种锁的方式进行线程之间的通信，但是go一般不用这种方式，go一般都用通道（channel）的形式来进行协程之间数据交互。下面将简述使用通道channel来实现协程之间的交互。

3、创建、使用 channel

channel 是一个通道、队列，那么我们关心的应该就是如何创建这个通道、将数据装到通道中、从通道中提取数据。 golang 为它设计了一个操作符：
left <- right，当 left 为 channel 时，表示向通道中写入数据（发送），并且如果通道存在数据，写入会被阻塞，所以可以建立一个大小为n的通道，当写入数量大于n时，通道才会堵塞；当 right 为通道时，表示从通道提取数据（接收）。

package main
 
import  "fmt"
 
func main() {
    simpleChan()
}
 
func simpleChan() {
    // 声明一 chan 类型的字符串的变量
    var ch chan string
    ch = make(chan string)
    // 向 channel 中发送 string 类型数据
    go func() {    //前面括号里传形式参数
        ch <- "ping"
    }()    //前面括号里传实参参数
    // 创建一个 string 类型的变量，用来保存从 channel 队列提取的数据
    var v string
    v = <-ch
    fmt.Println(v)
}

        上面的例子中创建了一个通道ch，然后并make了一块内存，这个通道实现了一个类似队列的功能，有数据写入，里面如果没有被读走，就排队等候。上面代码里面的两个操作语句就可以完成了数据入队列（ch <- "ping"），数据出队列(v = <-ch)的动作。这里有个问题需要注意，channel 的接收与发送需要分别在两个 goroutine 中，如果你是直接看英文的文档、或者其他介绍的文章，可能没有指出这个要求。它是跨协程的。如果ch <- "ping"不用协程调用，跑起来会报错。

        从上面的例子可以看到协程通过通道ch来实现数据传递，这个通道ch就类似枷锁操作的变量，通道也是一种数据结构，跟使用枷锁方式操作变量一样，通道定义的时候也需要定下来通道的类型，定义好后不能修改。

4、数据协程、通道channel使用实例

这个例子是我在搜索资料看到的，感觉还行，放在记录一下，例子中主要展示的例子原意是有2个干活的worker，然后有五个工作job，需要这两个人来完成这五个工作，功能实现里面还定义了五个工作完成的结果。如下所示：

// channel.go
package main
 
import (
    "fmt"
    "time"
)
 
func main() {
    workpools()
}
 
func workpools() {
    const number_of_jobs = 5
    const number_of_workers = 2
    jobs := make(chan int, number_of_jobs)
    results := make(chan string, number_of_jobs)
 
    // 向 任务队列写入任务
    for i := 1; i <= number_of_jobs; i++ {
        jobs <- i
    }
    fmt.Println("布置 job 后，关闭 jobs channel")
    close(jobs)
 
	 // 控制并行度，每个 worker 函数都运行在单独的 goroutine 中
	for w := 1; w <= number_of_workers; w++ {
        go worker(w, jobs, results)
    }
 
    // 监听 results channel，只要有内容就会被取走
    for i := 1; i <= number_of_jobs; i++ {
        fmt.Printf("结果: %s\n", <-results)
    }
}
 
// worker 逻辑：一个不断从 jobs chan 中取任务的循环
// 并将结果放在 out channel 中待取
func worker(id int, jobs <-chan int, out chan<- string) {
    fmt.Printf("worker #%d 启动\n", id)
    for job := range jobs {
        fmt.Printf("worker #%d 开始 工作%d\n", id, job)
        // sleep 模拟 『正在处理任务』
        time.Sleep(time.Millisecond * 500)
        fmt.Printf("worker #%d 结束 工作%d\n", id, job)
 
        out <- fmt.Sprintf("worker #%d 工作%d", id, job)
    }
    fmt.Printf("worker #%d 退出\n", id)
}

从例子中可以看到，逻辑是首先jobs是缓冲区为5的通道，所以先给工作通道布置了五个工作分别是工作1,2,3,4,5，然后就使用两个worker工作者1,2协程来完成这五个工作。运行代码可以看到如下打印信息：

布置 job 后，关闭 jobs channel
worker #2 启动
worker #2 开始 工作1
worker #1 启动
worker #1 开始 工作2
worker #1 结束 工作2
worker #2 结束 工作1
worker #2 开始 工作4
结果: worker #1 工作2
结果: worker #2 工作1
worker #1 开始 工作3
worker #2 结束 工作4
worker #2 开始 工作5
worker #1 结束 工作3
worker #1 退出
结果: worker #2 工作4
结果: worker #1 工作3
worker #2 结束 工作5
worker #2 退出
结果: worker #2 工作5

从上面的打印信息可以看到，两个工作者worker1,2，同时完成布置的jobs，里面的这句语句有点魔性，

for job := range jobs

在协程里面是都会使用这句语句的，根据资料说的是这个range是不管jobs里面的个数，只是从jobs里面去取出一个数据，如果里面没有了，循环就会结束。今天先写到这，后面再补充。