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分类: Erlang

2013-06-08 22:35:30

        Go从语言层面就支持了并行,这让C/C++程序猿们泪流满面
一、goroutine
        goroutine是Go语言并行设计的核心。goroutine说到底就是线程,但它比线程更小,十几个goroutine可能体现在底层就是五六个线程,Go语言内部帮你实现了这些goroutine之间的内存共享。执行goroutine只需极少的栈内存(大概是4~5KB),当然会根据相应的数据伸缩。因此,可同时运行成千上万个并发任务。goroutine比thread更易用、更高效、更轻便。
        goroutine是通过Go语言runtime管理的一个线程管理器。goroutine通过go关键字实现,其实就是一个普通的函数,类似于线程函数:
        go hello(a, b, c)
        通过关键字go就启动了一个goroutine,举例说明如下:
        package main
        import (
            "fmt"
            "runtime"
        )
        func say(s string) {
            for i :=0; i<5; i++ {
                fmt.Println(s)
            }
        }
        func main() {
            go say("world")    //开一个新的goroutines执行
            say("hello")    //当前goroutines执行
        }
        输出:
        hello
        world
        hello
        world
        hello
        world
        hello
        world
        hello
        上面多个goroutine运行在同一个进程里面,共享内存数据,不过设计上应该遵循:不要通过共享来通信,而要通过通信来共享。
        runtime.Gosched()表示让CPU把时间片让给别人,下次某个时候继续恢复执行该goroutine。
        默认情况下,调度器仅适用单线程,也就是说只实现了并发。想要发挥多核处理器的并行,需要在程序中显示调用runtime.GOMAXPROCS(n)告诉调度器同时使用多个线程。GOMAXPROCS设置了同时运行逻辑代码的系统线程的最大数量,并返回之前的设置。如果n<1,不会改变当前设置。关于并发和并行请参看rob的这篇文章。          

二、channels
        goroutine运行在相同的地址空间,因此,访问共享内存必须做好同步。Go语言提供了很好的通信机制channel。channel可以与Unix shell中的双向管道做类比,通过它发送或者接收值。这些值只能是特定的类型:channel类型。定义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。
        ci := make(chan int)
        cs := make(chan string)
        cf := make(chan interface{})
        channel通过操作符<-来是接收和发送数据。
        ch <- v        //发送v到channle ch.
        v := <-ch    //从ch中接收数据,并赋值给v
        我们把这些应用到我们的例子中来:
        package main
        import "fmt"
        func sum(a []int, c chan int) {
            sum := 0
            for _, v:=range a {
                sum += v
            }
            c <- sum    //send sum to c
        }
        func main() {
            a := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0}
            c := make(chan int)
            go sum(a[:len(a)/2], c)
            go sum(a[len(a)/2:], c)
            x, y := <-c, <-c    //receive from c
            fmt.Println(x, y, x+y)
        }
        默认情况下,channel接收和发送数据的都是阻塞的,除非另一端已经准备好,这样就使得goroutines同步变得更加简单,而不需要显示的lock。所谓阻塞,就是如果读取(value := <-ch),它将会被阻塞,直到有数据接收。另外,任何发送(ch<-5)将会被阻塞,直到数据被读出。无缓冲channel是在多个goroutine之间同步很棒的工具。

三、Buffered channels
        前面介绍了默认的非缓存类型的channel,不过Go语言也允许指定channel的缓冲大小,很简单,就是channel可以存储多少元素。ch:=make(chan bool, 4),创建了可以存储4个元素的bool型channel。在这个channel中,前4个元素可以无阻塞的写入,当写入第5个元素时,代码将会阻塞,直到其它goroutine从channel中读取一些元素,腾出空间。
        ch := make(chan type, value)
        value == 0 !无缓冲(阻塞)
        value > 0 !缓冲(非阻塞,直到value个元素)
        举例说明如下(修改相应的value值):
        package main
        import "fmt"
        func main() {
            c := make(chan int, 2)        //修改2为1就报错,修改2为3可以正常运行
            c <- 1
            c <- 2
            fmt.Println(<-c)
            fmt.Println(<-c)
        }

四、Range和Close
        前面例子中,需要读取两次c,不是很方便,也可以通过range,像操作slice或者map一样操作缓存类型的channel。具体请看下例:
        package main
        import (
            "fmt"
        )
        func fibonacci(n int, c chan int) {
            x, y := 1, 1
            for i:+0; i                 c <- x
                x, y = y, x+y
            }
            close(c)
        }
        func main() {
            c := make(chan int, 10)
            go fibonacci(cap(c), c)
            for i := range c {
                fmt.Println(i)
            }
        }
        for i := range c能够不断读取channel里面的数据,直到该channel被显示关闭。从上面代码可以看出,生产者通过关键字close函数显示关闭channel。关闭channel后就无法再发送任何数据了,消费者可以通过语法v, ok := <- ch测试channel是否被关闭。如果ok返回false,那么说明channel已经没有任何数据并且已经被关闭。
        需要注意的是:应该在生产者的地方关闭channel,而不是消费者的地方去关闭它,这样容易引起panic。
        另外,channel不像文件之类需要经常去关闭,只有当你确实没有任何数据发送了,或者想显式的结束range循环之类的操作。

五、Select
        前文介绍的都是只有一个channel的情况,如果有多个channel,可以通过关键字select来监听channel上的数据流动。
        select默认是阻塞的,只有当监听的channel中发送或接收可以进行时才会运行,当多个channel都准备好的时候,select是随机选择一个执行的。
        package main
        import "fmt"
        func fibonacci(c, quit chan int) {
            x, y := 1, 1
            for {
                select {
                case c <- x:
                    x, y = y, x+y
                case <- quit:
                    fmt.Println("quit")
                    return
                }
            }
        }
        func main() {
            c := make(chan int)
            quit := make(chan int)
            go func() {
                for i:=0; i<10; i++ {
                    fmt.Println(<-c)
                }
                quit <- 0
            } ()
            fibonacci(c, quit)
        }
        在select里面还有default语法,这类似于switch,default就是当监听的channel都没有准备好的时候,默认执行的(select不再阻塞等待channel)。
        select {
        case i := <-c:
            //use i
        default:
            //当c阻塞的时候执行这里
        }

六、超时
        有时候会出现goroutine阻塞的情况,可以利用select设置超时来避免整个程序进入阻塞状态,具体通过如下方式实现:
        func main() {
            c := make(chan int)
            c := make(chan bool)
            go func() {
                for {
                    select {
                        case v := <- c:
                            println(v)
                        case <- time.After(5*time.Second):
                        println("timeout")
                        o <- true
                        break
                    }
                }
            }()
            <- o
        }
        
七、runtime goroutine
        runtime包中有几个处理goroutine的函数。
        (1)Goexit
        退出当前执行的goroutine,但是defer函数还会继续调用。
        (2)Gosched
        让出当前goroutine的执行权限,调度器安排其它等待的任务运行,并在下次某个时候从该位置恢复执行。
        (3)NumCPU
        返回CPU核数量。
        (4)NumGoroutine
        返回正在执行和排队的任务总数。
        (5)GOMAXPROCS
        用来设置可以运行的CPU核数。







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scq2099yt2013-06-08 22:37:18

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