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Golang不可不知的7个并发概念

原创俞凡 DeepNoMind DeepNoMind 2024-01-13 11:08 发表于上海听全文

并发性支持是Golang最重要的原生特性之一，本文介绍了Golang中和并发性相关的7个概念。原文: Golang: 7 must-know concurrency related concepts^[1]

并发是Go编程语言的基本特性，意味着程序可以同时执行多个任务。Golang的并发独特而强大，其内置的轻量级协程(goroutine)和通道(channel)支持创建可伸缩、安全、高性能的高并发系统。

本文将探索Go中和并发性有关的七个有趣事实，并提供示例。

1. 协程(Goroutines)

Goroutine是Go编程语言的特性之一，这是轻量级线程，与同一地址空间中的其他goroutine并发运行。它的创建成本非常低，Go运行时可以同时处理数千个goroutine。Goroutine使编写高并发程序变得容易，这些程序可以根据需要伸缩。

下面是一个创建goroutine的例子:

在本例中，定义了printMessage函数，该函数接受一个消息字符串以及打印消息的次数，其中sleep语句用来模拟在每次消息打印之间完成的一些额外工作。

在main函数中，调用go printMessage("Hello"， 5)和go printMessage("world"， 5)来启动两个goroutine。这创建了两个与主线程并发运行的独立执行线程。time.Sleep(1 * time.Second)语句用于将主线程暂停一秒钟，这给了两个goroutine足够的时间来执行和打印消息。

2. 通道(Channels)

Channel是Go的另一个基本特性，支持在程序之间进行通信和同步。Channel是一种有类型管道，可以使用<-操作符发送和接收。Channel确保了并发进程之间安全有效的通信。

下面是一个使用channel的例子:

在本例中，make函数创建了一个string类型的channel。然后，我们创建一个使用<-操作符向channel发送消息"Hello from channel!"的goroutine。最后，我们使用<-操作符从channel接收消息并将其打印到控制台。

3. 缓冲通道(Buffered Channels)

缓冲通道是在读取之前可以保存一定数量的值的通道，对于管理并发系统中的突发流量非常有用。使用make函数可以创建缓冲通道，通过第二个参数指定缓冲区大小。

下面是一个使用缓冲通道的例子:

在本例中，我们创建了一个缓冲区大小为2的int类型的缓冲通道。然后使用<-操作符向通道发送两个值(1和2)。最后，我们使用<-操作符从通道接收值，并打印到控制台。

4. Select语句

Go中的select语句允许我们同时等待多个通道操作。这是个强大的结构，可以帮助我们编排复杂的并发系统。select语句会阻塞直到其中一个case可以继续进行，此时就执行该case。

下面是一个使用select语句的例子:

本例中创建了两个通道(ch1和ch2)和两个向这些通道发送消息的goroutine。然后，我们使用select语句等待消息到达ch1或ch2。当消息到达时，将其打印到控制台。

5. Mutex

Go中的互斥锁(sync.Mutex)提供了一种简单有效的方法来保护共享资源免受并发访问。mutex是一种互斥锁，一次只允许一个程序访问资源，任何其他试图在资源被锁定时访问该资源的goroutine都将被阻塞，直到锁被释放。

下面是一个使用互斥锁的例子:

在这个例子中，我们定义了一个Counter类型，包含count字段和一个sync.Mutex。在Counter类型上定义了两个方法: Increment()和Count()。这两种方法都使用互斥锁来确保一次只有一个goroutine可以访问count字段。最后，我们创建1000个增加count字段的goroutine，在打印最终计数之前等待它们全部完成。

6. WaitGroup

Go中的sync.WaitGroup类型提供了一种同步多个goroutine的简单方法。WaitGroup在继续之前等待一组goroutine完成，是协调多个goroutine执行的有力工具，可以帮助我们确保在进入程序的下一步之前，所有goroutine都已完成。

下面是一个使用WaitGroup的例子:

在本例中，我们创建了一个WaitGroup和10个goroutine。每个goroutine休眠数秒，然后向控制台打印一条消息。我们使用WaitGroup来确保在打印最终消息之前所有的goroutine都已经完成。

7. Context

Go中的context包提供了一种跨API边界和进程之间携带截止日期、取消信号和其他请求作用域值的方法，是在并发系统中管理资源的强大工具，可以帮助我们避免常见问题(如goroutine泄漏)。

下面是一个使用context的例子:

func worker(ctx Context.context, wg *sync.WaitGroup) {
  defer wg.Done()
  for {
    select {
    case <- ctx.Done():
      fmt.Println("Worker received cancel signal")
      return
    default:
      fmt.Println("Worker is working...")
      time.Sleep(1 * time.Second)
    }
  }
}

func main() {
  ctx, cancel := context.WithCancel()
  var wg sync.WaitGroup
  wg.Add(1)
  go worker(ctx, &wg)
  time.Sleep(5 * time.Second)
  cancel()
  wg.Wait()
  fmt.Println("All workers stopped")
}

在这个例子中，我们定义了一个接受context.Context和sync.WaitGroup作为参数的worker函数。worker函数用select语句等待来自context的cancel信号或者在default中执行某些工作。我们还定义了一个main函数，该函数用context.WithCancel创建上下文，并启动worker goroutine。等待5秒后cancel context，它会向worker goroutine发送cancel信号，让它停止工作。在打印最终消息之前，我们用WaitGroup来等待worker goroutine结束。

结论

总的来说，并发性是Go中的一个重要主题，并且该语言为处理并发系统提供了一组强大的工具。无论是构建web服务器、分布式系统还是简单的命令行工具，了解Go的并发性对于构建健壮、可扩展、高效的程序都必不可少。

你好，我是俞凡，在Motorola做过研发，现在在Mavenir做技术工作，对通信、网络、后端架构、云原生、DevOps、CICD、区块链、AI等技术始终保持着浓厚的兴趣，平时喜欢阅读、思考，相信持续学习、终身成长，欢迎一起交流学习。为了方便大家以后能第一时间看到文章，请朋友们关注公众号"DeepNoMind"，并设个星标吧，如果能一键三连(转发、点赞、在看)，则能给我带来更多的支持和动力，激励我持续写下去，和大家共同成长进步！

参考资料

[1]

Golang: 7 must-know concurrency related concepts: https://levelup.gitconnected.com/7-interesting-concurrency-related-concepts-in-golang-ea09a8644e6a

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