并发指在同一时间内可以执行多个任务。并发编程含义比较广泛,包含多线程编程、多进程编程及分布式程序等。本章讲解的并发含义属于多线程编程。
Go 语言通过编译器运行时(runtime),从语言上支持了并发的特性。Go 语言的并发通过 goroutine 特性完成。goroutine 类似于线程,但是可以根据需要创建多个 goroutine 并发工作。goroutine 是由 Go 语言的运行时调度完成,而线程是由操作系统调度完成。 Go 语言还提供 channel 在多个 goroutine 间进行通信。goroutine 和 channel 是 Go 语言秉承的 CSP(Communicating Sequential Process)并发模式的重要实现基础。本章中,将详细为大家讲解 goroutine 和 channel 及相关特性。
前置知识
有人把Go语言比作 21 世纪的C语言,第一是因为Go语言设计简单,第二则是因为 21 世纪最重要的就是并发程序设计,而 Go 从语言层面就支持并发。同时实现了自动垃圾回收机制。 Go语言的并发机制运用起来非常简便,在启动并发的方式上直接添加了语言级的关键字就可以实现,和其他编程语言相比更加轻量。 下面来介绍几个概念:
进程/线程
进程是程序在操作系统中的一次执行过程,系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 线程是进程的一个执行实体,是 CPU 调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。 一个进程可以创建和撤销多个线程,同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。
并发/并行
多线程程序在单核心的 cpu 上运行,称为并发;多线程程序在多核心的 cpu 上运行,称为并行。 并发与并行并不相同,并发主要由切换时间片来实现“同时”运行,并行则是直接利用多核实现多线程的运行,Go程序可以设置使用核心数,以发挥多核计算机的能力。
协程/线程
协程:独立的栈空间,共享堆空间,调度由用户自己控制,本质上有点类似于用户级线程,这些用户级线程的调度也是自己实现的。
线程:一个线程上可以跑多个协程,协程是轻量级的线程。
优雅的并发编程范式,完善的并发支持,出色的并发性能是Go语言区别于其他语言的一大特色。使用Go语言开发服务器程序时,就需要对它的并发机制有深入的了解。
goroutine 介绍
goroutine 是一种非常轻量级的实现,可在单个进程里执行成千上万的并发任务,它是Go语言并发设计的核心。 说到底 goroutine 其实就是线程,但是它比线程更小,十几个 goroutine 可能体现在底层就是五六个线程,而且Go语言内部也实现了 goroutine 之间的内存共享。 使用 go
关键字就可以创建 goroutine,将 go 声明放到一个需调用的函数之前,在相同地址空间调用运行这个函数,这样该函数执行时便会作为一个独立的并发线程,这种线程在Go语言中则被称为 goroutine。 goroutine 的用法如下:
//go 关键字放在方法调用前新建一个 goroutine 并执行方法体
go GetThingDone(param1, param2);
//新建一个匿名方法并执行
go func(param1, param2) {
}(val1, val2)
//直接新建一个 goroutine 并在 goroutine 中执行代码块
go {
//do someting...
}
channel 介绍
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 在两个或多个 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。如果需要跨进程通信,我们建议用分布式系统的方法来解决,比如使用 Socket 或者 HTTP 等通信协议。
Go语言对于网络方面也有非常完善的支持。 channel 是类型相关的,也就是说,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。如果对 Unix 管道有所了解的话,就不难理解 channel,可以将其认为是一种类型安全的管道。
定义一个 channel 时,也需要定义发送到 channel 的值的类型,注意,必须使用 make 创建 channel,代码如下所示:
ci := make(chan int)
cs := make(chan string)
cf := make(chan interface{})
总结
待补充