【Golang】Go语言编程思想（五）：Goroutine

Goroutine

Golang 的并发编程非常有特色，它原生支持并发编程，这在其它编程语言当中是不太常见的。

以下面的例子来说明在 Golang 当中如何使用 go + func 来实现并发编程：

package main

import "fmt"

func main() {
for i := 0; i < 10; i++ {
go func(i int) { // 开启的实际上是协程而非线程
// 但是目前看来协程和线程差不多
// 可以直接 go 一个匿名函数
// 当然也可以 go 一个函数, 但是直接 go 一个匿名函数更为常见
// 可以理解为, 主程序在持续的运行, 不断地开启线程, 线程中将打印 Hello ...
/* ... 相当于在 Python 当中不断 start 一个 Thread ... */
for {
fmt.Printf("Hello from"+
"goroutine %d\n", i)
}
// 将外部的 i 作为参数传入匿名函数中来保证线程的安全性
}(i) // i 具体的值从此处传入
}
}

在 IDE 中运行上述代码，没有任何输出。没有任何输出的原因是，go func 的函数体与 main 函数是并发执行的，并发执行的函数体当中还来不及执行，main 函数就已经结束了。Golang 的 main 一旦停止，则自动结束所有 goroutine。为了看到输出，在 main 函数的最后加入time.Sleep(time.Millisecond)，此时便可以得到输出：

在其它编程语言当中，开启 10 个甚至是 100 个进程都是没问题的，但是如果想开启 1000 个，则较为困难，如果想让 1000 个进程同时输出，通常需要通过异步 IO 的方式来完成。但是在 Go 当中，不用关心这些问题，无论是 10 个，还是 100 个、1000 个，Golang 都可以并发执行。

协程 Coroutine

goroutine 实际上是一种协程，或者说它比较像协程（不是所有编程语言都支持协程这一概念）。

• 协程是轻量级的线程；
• 协程非抢占式地进行多任务处理，由协程主动交出控制权（线程进行抢占式多任务处理）；
• 协程的执行实际上是编译器/解释器/虚拟机层面的任务，而不是操作系统层面的任务（直到 C++ 20 标准，C++ 才正式引入了协程的概念）。
• 多个协程可以在一个或多个线程上运行；

上面的代码开启了 10 个协程，每个协程会进行打印，由于 Print 与 IO 相关，因此会进行非抢占式处理。下面是一个抢占式处理的例子，在下例中我们试图在协程中对数组当中某个元素的值进行递增：

package main

import (
"fmt"
"time"
)

func main() {
var a [10]int
for i := 0; i < 10; i++ {
go func(i int) { // 开启的实际上是协程而非线程
// 但是目前看来协程和线程差不多
// 可以直接 go 一个匿名函数
// 当然也可以 go 一个函数, 但是直接 go 一个匿名函数更为常见
// 可以理解为, 主程序在持续的运行, 不断地开启线程, 线程中将打印 Hello ...
/* ... 相当于在 Python 当中不断 start 一个 Thread ... */
for {
a[i]++
}
// 将外部的 i 作为参数传入匿名函数中来保证线程的安全性
}(i) // i 具体的值从此处传入
}
time.Sleep(time.Millisecond)
fmt.Println(a)
}

输出的结果为：

[7301865 8621345 0 11046028 0 11344634 8350582 12024286 6758912 8150205]

由于递增操作是抢占式操作，因此在某个临界值达到之前协程不会终止，而是一直抢占资源（在我的设备上可以得到最后的结果，在其它设备上可能始终陷入死循环）。

如果我们在 a[i] ++ 语句之后加上runtime.Gosched()，使得 go func 函数体变为：

for {
a[i]++
runtime.Gosched() // 手动交出协程的控制权
// 👆 一般情况下很少会使用, 此处仅做演示
}

则此时得到的结果是：[1071 707 674 781 731 733 779 702 699 704]。原因是 go func 中手动交出了协程的控制权。

• 子程序是协程的一个特例。

其它语言当中的协程

• C++：Boost.Coroutine，通过外部库支持协程；
• Java：不支持，但第三方的 JVM 可以会在标准的 JVM 基础上支持协程；
• Python：使用 yield 关键字实现协程；Python 3.5 加入了 async def 对协程原生支持；

Goroutine 的定义

👆上图是一个调度器、线程和 Goroutine 的关系的例子，goroutine 可能被放在多个不同的线程当中，多个 goroutine 也可能处于相同的线程当中，由调度器来控制。

定义 Goroutine 的方法如下：

• 任何函数只需加上 go 就能送给调度器运行；
• 不需要在定义时区分是否为异步函数（相对于 Python 而言，不需要像 Python 那样在定义时就说明自己是一个协程）；
• 调度器在合适的点进行切换；
• 使用 -race 来检测数据访问的冲突（在命令行中使用go run -race XXX.go来完成）

Goroutine 可能的切换点：

• I/O、select；
• channel；
• 等待锁；
• 函数调用（有时会切换，函数调用是 goroutine 切换的机会，是否切换由调度器决定）；
• runtime.Gosched( )（方才已经演示过使用该方法进行手动切换）；
• etc.

协程与协程之间可以相互通信，通过一个双向的通道来完成，这个通道被称为 Channel，是 Golang 的重要概念，将在下一章中进行学习。

原文地址：https://blog.csdn.net/Coffeemaker88/article/details/144341238

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