Go并发编程（上）

目录

一、go语言当中的协程

二、MPG模型介绍

三、Goroutine  的使用

 3.1  协程的开启

3.2 优雅地等待子协程结束

四、捕获子协程的panic

五、管道Channel

5.1、认识管道

5.2、Channel的遍历和关闭

5.3 、用管道实现生产者消费者模型

5.4、Channel一些使用细节和注意事项

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一、go语言当中的协程

在C++中我们要实现并发编程的时候，我们通常需要自己维护一个线程池，并且需要自己去包装一个又一个的任务，同时需要自己去调度线程执行任务并维护上下文切换，这一切通常会耗费程序员大量的心智。那么能不能有一种机制，程序员只需要定义很多个任务，让系统去帮助我们把这些任务分配到CPU上实现并发执行呢？

Go语言中的goroutine就是这样一种机制，goroutine的概念类似于线程，但 goroutine是由Go的运行时（runtime）调度和管理的。Go程序会智能地将 goroutine 中的任务合理地分配给每个CPU。Go语言之所以被称为现代化的编程语言，就是因为它在语言层面已经内置了调度和上下文切换的机制。

在Go语言编程中你不需要去自己写进程、线程、协程，你的技能包里只有一个技能–goroutine，当你需要让某个任务并发执行的时候，你只需要把这个任务包装成一个函数，开启一个goroutine去执行这个函数就可以了，就是这么简单粗暴

二、MPG模型介绍

我们先来看一下Go语言的并发模式，发现是不同于C++的

下面我们来解释一下MPG模式当中的M、P、G分别代表什么意思

模型解释：

G0, G1,G2  谁先执行完是完全不确定的，这不像是java语言，java可以给每个线程分别设置一个优先级，然后控制线程的执行顺序，但是go的话是不行的。  程序员只能把一个协程开启，但是中间的过程是无法去决定的。

三、Goroutine  的使用

 3.1  协程的开启

两种方法开启，当然这里只是开启，并没有去等待协程的结束。

3.2 优雅地等待子协程结束

父协程结束后，子协程并不会结束。main协程结束后，所有协程都会结束。

代码演示：

var wg = sync.WaitGroup{}
 
func Add() {
	defer wg.Done()
	time.Sleep(1 * time.Second)
	fmt.Println("over")
}
 
func main() {
	wg.Add(2)
	go Add() //开启了一个协程，并没有等待结束
	go Add()
	wg.Wait()
}

四、捕获子协程的panic

何时会发生panic:

• 运行时错误会导致panic，比如数组越界、除0。

• 程序主动调用panic(error)。

panic会执行什么：

1. 逆序执行当前goroutine的defer链（recover从这里介入）。

2. 打印错误信息和调用堆栈。

3. 调用exit(2)结束整个进程。

关于defer

• defer在函数退出前被调用，注意不是在代码的return语句之前执行，因为return语句不是原子操作。

• 如果发生panic，则之后注册的defer不会执行。

• defer服从先进后出原则，即一个函数里如果注册了多个defer，则按注册的逆序执行。

• defer后面可以跟一个匿名函数。

五、管道Channel

5.1、认识管道

管道其本质上是一个环形队列，在这里说明一下定义管道有以下节点需要注意

1.hannel本质就是一个数据结构-环形队列
2.数据是先进先出[FIFO : [first in first out]
3.线程安全，多goroutine访问时，不需要加锁，就是说channel本身就是线程安全的(编译器底部维护的)

4.channel有类型的，一个string的channel只能存放string类型数据

下面我们来看看如何定义管道

var intChan chan int //intChan用来存储int数据
	var mapChan chan map[int]string//mapChan用来存储map[int]string类型
	var perChan chan People//用来存储自定义类型People
	var perChan2 chan *People

在这里有以下几点需要注意

• 管道channel 是引用类型，需要初始化以后才能插入数据，也就是make
• 管道是有类型的，管道的类型是什么就只能写入这种类型的数据
• 当管道写满了以后，在没有别的协程的情况下，再次写入会导致死锁
• 在没有使用协程的情况下（取完没放入），当管道为空，再取，会报deadlock
• 遍历管道时需要提前把管道关闭（close），否则会导致死锁

代码进行演示

func main() {
	ch := make(chan int, 5)
	//创建一个管道
	for i := 0; i < 5; i++ {
		ch <- i //在管道当中写入数据
	}
	for len(ch) > 0 {
		value := <-ch
		fmt.Println(value)
	}
 
	ch = make(chan int) //非缓冲通道
	val := <-ch         //没有初始化就取数据，会发生错误的
	fmt.Println(val)
	//注意channel关闭之后不能向channel当中写入数据，否则会造成死锁
	/*
	   channel支持for --range遍历但是请注意两个细节
	   遍历时如果channel没有关闭则会出现deadlock的错误
	   在遍历时如果channel以及关闭了则会正常的遍历数据，遍历完毕之后就会退出吧遍历
	*/
 
	intchan := make(chan int, 100)
	for i := 0; i < 100; i++ {
		intchan <- i
		//放入100个数据到channel当中
	}
 
	//for i := 0; i < len(intchan); i++ {
	//	fmt.Println(<-intchan)
	//	//注意这样会少50个数据所以不能这样遍历管道的长度是一直在变的
	//}
 
	close(intchan) //遍历其一定需要将管道关闭否则会造成死锁
	for v := range intchan {
		fmt.Println(v)
	}
}

5.2、Channel的遍历和关闭

1.channel的关闭：使用内置函数close可以关闭channel,当channel关闭后，就不能再向channel写数据了，但是仍然可以从该channel读取数据，就算读取数据个数大于容量，也能读取到，只是读出来的是0 ，这时候就需要用  v,ok := < - intChan,  如果管道没有关闭，是会阻塞在这一步的，也就是说ok这里不会有值

for {
		v, ok := <-intChan2
		if !ok {//证明没有数据了
			fmt.Println("没有数据了") 
			fmt.Println(v) //  读出来的是0
			break
		}
		fmt.Println(v)
	}

2.channel支持for-range 遍历和普通for进行遍历，但是普通的for循环遍历, 因为取出操作本身会导致长度变化所以我们不建议使用。

3.在遍历时，如果channel没有关闭，则回出现deadlock的错误。在遍历时，如果channel已经关闭，则会正常遍历数据，遍历完后，就会退出遍历。
 

func main() {
	intChan := make(chan int, 3)
	intChan <- 1
	intChan <- 2
 
	close(intChan) //关闭管道
	//关闭管道后就不能存放了，但是可以取数据
	x1 := <-intChan
	x2 := <-intChan
	//x3 := <-intChan
	//x4 := <-intChan
 
	fmt.Println(x1)
	fmt.Println(x2)
	//fmt.Println(x3)
	//fmt.Println(x4)
 
	intChan2 := make(chan int, 100)
	for i := 0; i < 100; i++ {
		intChan2 <- i
	}
	//遍历管道前切记要先close
	//不能使用普通的for循环，因为管道的数量在动态变化的 ，但是这里如果提前直到数量是100，循环的话i<100 就行
	//for i := 0; i < len(intChan2); i++ {
	//	x := <-intChan2
	//	fmt.Println(x)
	//}
 
	close(intChan2) //遍历前切记要先关闭管道
	for v := range intChan2 {
		fmt.Println(v)
	}
 
}

5.3 、用管道实现生产者消费者模型

1.开启一个Writea协程，向管道intChan中写入50个整数
2.开启一个Read协程，从管道intChan中读取writeData写入的数据。

3.注意: Write和Read操作的是同一个管道
4.主线程需要等待Write和Read协程都完成工作才能退出[管道]

代码展示：

package main
 
import (
	"fmt"
)
 
func Write(intChan chan int) {
	for i := 0; i < 50; i++ {
		fmt.Printf("写入数据 ：%d \n", i)
		intChan <- i
	}
	close(intChan) //写完之后关闭管道，但是不影响取
}
 
func Read(intChan chan int, boolChan chan bool) {
	for {
		//time.Sleep(time.Millisecond * 100) //先等一秒，为了留时间给生产者,不等可能会直接退出
		v, ok := <-intChan
		if !ok { //证明已经没有数据了
			fmt.Println("管道已经没有数据了。。。")
			break
		}
		fmt.Printf("读出了数据 ：%d\n", v)
	}
	//任务完成向管道当中写入数据
	boolChan <- true
	//通知主线程该结束了
	close(boolChan)
}
 
func main() {
	intChan := make(chan int, 10)
	boolChan := make(chan bool, 1) //用来标记是否执行完的管道
 
	go Read(intChan, boolChan) //开启消费者
	go Write(intChan)          //开启生产者
 
	for { //让主线程一直在这里等待，直到boolChan有数据了
		_, ok := <-boolChan
		if ok {
			break
		}
	}
}

5.4、Channel一些使用细节和注意事项

在go语言当中如果某个协程出现了异常，如果我们不做任何处理那么就会导致整个程序崩溃掉。在go语言当中我们可以使用   

     defer + recover来处理整个异常。

如果我们起了一个协程，但是这个协程出现了panic,如果我们没有捕获这个panic,就会造成整个程序崩溃，这时我们可以在goroutine中使用recover来捕获panic,进行处理，这样即使这个协程发生的问题，但是主线程仍然不受影响，可以继续执行

package main
 
import (
	"fmt"
	"time"
)
 
/*
   go语言当中使用recover解决协程当中出现的panic导致程序崩溃的问题
   如果一个协程出现了异常会导致整个程序崩溃，此时我们需要使用recover来捕获这个panic这样就不会影响其它协程
*/
 
func Say() {
	for i := 0; i < 10; i++ {
		fmt.Println("hello world")
	}
}
 
func Test() {
	//使用defer + recover捕获抛出的panic
	defer func() { 
		if err := recover(); err != nil {
			fmt.Println("test()协程发生错误:\n", err)
		}
	}()
	var myMap map[int]string //需要提前make
	myMap[0] = "提升和"         //没有提前make
 
}
func main() {
 
	go Test()
	go Say()
 
	time.Sleep(time.Second)
}