并发编程

并发 vs 并行

举个形象点的例子

• 并发可以理解为一边吃饭，一边喝水，因为人只有一个嘴一个咽喉，所以同一时刻饭和水只能有一样进入，二者只能交替进行
• 并行可以理解为一边走路一边吃东西，因为走路是靠腿脚，吃东西是靠嘴，二者不相干，相当于两个独立的线程，因而可以同时进行

Go语言实现了并发性能提高的调度模型，通过高效的调度，可以充分发挥多核优势，高效运行，可以说Go语言就是为并发而生的

Goroutine

Go语言中实现高并发有一个重要概念叫协程

• 线程属于内核态，它的创建、切换、停止都属于很重的系统操作，比较消耗资源，消耗在MB级别
• 协程属于用户态，可以理解为轻量级的线程，协程的创建和切换由Go语言本身去完成，比线程消耗资源要少很多，消耗在KB级别

快速打印goroutine 0~4

这里我们可以通过在调用的函数前加上 go 关键字来开启一个协程来运行，
在主函数最后加上了一个 time.Sleep 函数用来保证子协程运行结束前 主线程不退出

最终输出

可以看到是乱序的，也就是说goroutine 0~4是通过并行进行输出的

CSP（Communicating Sequential Processes）

说完协程，再来说说协程之间的通信

Go语言是提倡通过通信共享内存而不是通过共享内存而实现通信

• 像左图通过channel将协程进行连接，就像是传输队列，遵循先入先出，能保证收发的顺序
• 而像右图通过共享内存实现通信，需要通过互斥量对内存进行加锁，也就是需要获取临界区的权限，这样在一定程度上会影响程序的性能。（基本上只要需要去获取锁，都会多少影响到性能）

所以通过以上两种方式，GO语言为了保证性能，选择了通过通信实现共享内存

Channel

Channel是一种引用类型，它的创建需要使用 make 关键字

Channel又分为无缓冲通道和有缓冲通道

• 无缓冲通道就像是快递员送快递到楼下，打电话叫我们来拿快递，过程是同步进行的，不见不散。但这样快递员必须等我们下楼拿完快递才会去送出下一份快递，等所有人来拿完才能完成工作
• 有缓冲通道可以理解为快递员将快递放到驿站，然后通知我们来拿，这样过程就是异步进行的了，快递员在通知完所有人来拿快递后工作就结束了，至于我们什么时候来拿就影响不到他了，效率明显提升，而这个驿站就相当于是缓冲通道，当然如果缓冲通道也就是驿站满了，快递员还是要等待驿站的快递被取走才能继续向里面添加新的快递

下面我们定义两个协程

A 子协程发生0~9数字

B 子协程计算输入数字的平方

主协程输出最后的平方数

在这里我们定义的两个通道，dest作为传输最终结果的通道采用了有缓冲通道，因为考虑到主协程作为消费者可能消费速度没有那么快，为避免消息阻塞，因而添加了缓冲

输出结果

并发安全 Lock

现在我们进行一个测试，对变量执行2000次+1操作，5个协程并发执行

首先测试不加锁的情况

可以看到结果并不一定正确（可能会正确，但那是偶然）

此时我们加上锁

可以看到，此时结果就都是正确的了

至于为什么不加锁会出现这种问题，这算是一种并发安全问题，可能会出现多个协程读取到同一个x值，然后均对其进行+1操作

例如协程1读取到x此时为50，准备将其进行+1操作，使其变为51，但在其写入51值之前，协程2也读取了x的值为50，也对50进行+1操作，这样在协程1执行完写入x=51的操作后，协程2又重复执行了写入x=51的操作。诸如此类的操作便会导致x最终的值可能会低于预期的结果

WaitGroup

前面我们为了保证在协程执行结束前主协程不退出，都采用了调用time.Sleep函数的方法

但我们并不知道子协程执行所需的一个确切时间，因此就无法精确的设定Sleep的时间

为了解决这个问题，Go语言中提供了WaitGroup

当我们启动了n个协程任务，计数器会加上n，每执行完一个协程，计数器会减1，然后调用Wait函数来阻塞，等待其他协程执行完，当计数器为0则表示所有并发任务执行完成

这里我们再回头看之前快速打印goroutine 0~4的例子，我们就可以用计数器来优化了

那么到这里有关Go语言的并发编程问题就结束了