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Go語言Goroutinue和管道效率詳解

2022-09-26 14:05:03

goroutinue基本介紹

程序和執行緒說明

  • 程序介紹程式在作業系統中的一次執行過程,是系統進行資源分配和排程的基本單位
  • 執行緒只是程序的一個執行範例或流程,是程式執行的最小單元
  • 一個程序可以有多個執行緒,但是一個執行緒只能對應一個程序
  • 同一個程序中的多個執行緒可以並行執行
  • 程式:執行起來的應用程式就稱為程序,也就是當程式不執行的時候我們稱為程式,當程式執行起來他就是一個程序,通俗的理解就是不執行的時候是程式,執行起來就是程序。程式只有一個,但是程序有多個

並行和並行

  • 並行:多個任務依次執行,執行過程中多個任務可以替換執行,在某一個時刻是一個任務在執行,但是在某個時間段內是多個任務在執行。
  • 並行:多個任務沒有順序,同時執行,最終的執行結果跟耗時最長的任務有關
  • 序列:多個任務依次執行,上一個任務沒有完成時不能執行後續的任務,最明顯的同步執行過程

同步和非同步

  • 同步:描述的就是序列執行過程,多個任務按照順序依次執行的過程
  • 非同步:描述的就是並行和並行的過程,就是多個任務在一個時間段內同時執行,每個任務都不會等待其他任務執行完成後執行

Go協程和Go主執行緒

Go主執行緒:一個Go執行緒上,可以起多個協程,協程是輕量級的執行緒

go協程特點

  • 有獨立的棧空間
  • 共用程式堆空間
  • 排程由使用者控制
  • 協程是輕量級的執行緒

goroutinue基本使用

實驗程式碼

package main
import (
	"fmt"
	"runtime"
	"strconv"
	"time"
)
func main() {
	//編寫一個函數,每隔1s輸出"hello,world"
	//要求主執行緒和gorutine同時執行
	go test()
	//在主執行緒中,開啟一個goroutine,該協程每隔1s輸出"hello,world"
	for i:=1;i<=10 ; i++ {
		fmt.Println("main() hello world", strconv.Itoa(i))
		time.Sleep(time.Second)
	}
	//查詢Golang執行的cpu數
	fmt.Println(runtime.NumCPU()) //4
	//設定Golang執行的cpu數
	//runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU()-1)	//3
}
func test(){
	for i:=1;i<=10 ; i++ {
		fmt.Println("test() hello world",strconv.Itoa(i))
		time.Sleep(time.Second)
	}
}

效果圖

執行流程圖

goroutinue的排程模型

MPG

MPG執行狀態1

MPG執行狀態2

管道(channel)

不同協程之間如何通訊

  • 全域性變數加鎖同步
  • channel

使用全域性變數加鎖同步改程序式

  • 因為沒有對全域性變數加鎖,因此會出現資源奪取問題,程式碼會出現錯誤,提示concurrent map writes
  • 加入互斥鎖

全域性變數加鎖同步缺陷

  • 主執行緒在等待所有goroutine全部完成的時間很難確定
  • 如果主執行緒休眠時間長了,會加長等待時間,如果等待時間短了,可能還有goroutine處於工作狀態,這時也會隨著主執行緒的結束而結束
  • 不利於多個協程對全域性變數的讀寫操作

管道基本介紹

  • 管道本質介紹一個資料結構-佇列
  • 資料是先進先出
  • 執行緒安全,無需加鎖
  • 管道有型別

管道基本使用 宣告和定義

管道關閉和遍歷

關閉

使用內建函數close可以關閉channel,關閉後,就不能寫入資料,但可讀

遍歷

  • 在使用for--range遍歷時,如果channel沒有關閉,則回出現deadlock錯誤
  • 在使用for--range遍歷時,如果channel已經關閉,則會正常遍歷資料

程式碼

package main
import "fmt"
func main() {
	//定義管道
	var intChan chan int
	intChan =make(chan int,3)
	//寫入資料
	intChan<-10
	intChan<-20
	intChan<-30
	//遍歷
	close(intChan) //關閉管道
	for value := range intChan {
		fmt.Printf("%dt",value) //10	20	30	
	}
}

管道注意事項

-`channel可以宣告為唯讀,或者只寫性質

  • 使用select可以解決從管道取資料的阻塞問題
  • goroutine中使用recover,解決協程中出現panic,導致程式崩潰問題

綜合案例

package main
import "fmt"
func main() {
	numChan := make(chan int, 2000)
	resChan := make(chan int, 2000)
	exitChan := make(chan bool, 8)
	go putNum(numChan) //存放資料
	//開啟八個協程
	for i := 0; i < 8; i++ {
		go add(numChan, resChan, exitChan)
	}
	go func() {
		for i:=0;i<8 ;i++  {
			<-exitChan
		}
		close(resChan)
	}()
	for i := 1; i <=2000 ; i++ {
		fmt.Printf("resChan[%d]=%dn", i, <-resChan)
	}
}
func putNum(numChan chan int) {
	for i := 1; i <= 2000; i++ {
		numChan <- i
	}
	close(numChan)
}
func add(numChan chan int, resChan chan int, exitChan chan bool) {
	for {
		n,ok := <-numChan
		if !ok{
			break
		}
		res := 0
		for i := 1; i <= n; i++ {
			res += i
		}
		resChan <- res
	}
	exitChan<-true
}

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