Go并发编程 | Lotus Blog

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并发基础

需要并发的原因

并发能更客观地表现问题模型。例如，我们需要灵敏响应的图形用户界面，一方面程序还需要执行大量的运算或者IO密集操作，而我们需要让界面响应与运算同时执行。

并发可以充分利用CPU核心的优势，提高程序的执行效率

并发能够充分利用CPU与其他硬件设备固有的异步性

并发主流实现模型

多进程：多进程是在操作系统层面进行并发的基本模式，同时也是开销最大的模式

好处：简单、进程间互不影响
坏处：系统开销大，因为所有的进程都是由内核管理的

多线程：多线程在大部分操作系统上都属于系统层面的并发模式，也是我们使用最多的最有效的一种模式

它比多进程的开销小很多，但是其开销依旧比较大，且在高并发模式下，效率会有影响。

基于回调的非阻塞/异步IO：使用多线程模式会很快耗尽服务器的内存和CPU资源。而这种模式通过事件驱动的方式使用异步IO，使服务器持续运转，且尽可能地少用线程，降低开销，它目前在Node.js中得到了很好的实践。但是使用这种模式，编程比多线程要复杂，因为它把流程做了分割，对于问题本身的反应不够自然。

协程：协程（Coroutine）本质上是一种用户态线程，不需要操作系统来进行抢占式调度，且在真正的实现中寄存于线程中，因此，系统开销极小，可以有效提高线程的任务并发性，而避免多线程的缺点。使用协程的优点是编程简单，结构清晰；缺点是需要语言的支持，如果不支持，则需要用户在程序中自行实现调度器。

goroutine

操作系统中存在多个抽象概念的执行体，例如操作系统自己掌管的进程、进程内的线程、以及进程内的协程（轻量级线程）。协程最大的优势在于其“轻量级”，可以轻松创建上百万个而不会导致系统资源衰竭。多数语言在语法层面不直接支持协程，而是通过库的方式支持，但是它们支持的功能不完整。Go语言在语言级别就支持轻量级线程—goroutine，并提供完整的功能。

❓ 为什么循环中使用goroutine调用Add函数没有在终端输出结果：Go语言是从main package并执行main函数开始的（与大多数语言相似）。上面的例子，主函数执行了6次Add函数就返回了，程序立刻退出并且不会等待所有的goroutine执行结束，因此没有输出。（与其他语言并发类似，需要sleep来等待线程完成）

并发单元的通信

并发单元间的通信是所有编程语言并发编程时遇到的最大问题。

Go语言的并发单元间通信主要通过goroutines和channels来实现，这是一种独特的并发模型，它显著地区别于C语言的线程和互斥量模型或Java的线程和锁模型。

Go语言的goroutines比线程更轻量级，可以轻易地创建和管理数以百万计的并发任务。与此同时，channels提供了一种在goroutines之间传递数据和同步执行的机制。通过channels，我们可以避免在并发编程中常见的竞态条件和死锁问题。

另一个显著的优点是Go语言的并发模型简洁易读。"Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating."（不要通过共享内存来通信，而应该通过通信来共享内存）这是Go语言并发模型的设计原则，它鼓励我们使用channels来显式地在goroutines之间传递数据，这使得代码更容易理解和维护。

总的来说，Go语言的并发模型在设计上更加注重代码的简洁和清晰，而且倾向于使用语言级别的解决方案来防止并发编程中的常见问题，这使得Go语言在处理并发编程时比C语言和Java等其他语言更有优势。

channel基本用法

channel声明

channel声明形式：var channel名 chan channel传递元素的数据类型

channel初始化

使用make关键字声明并初始化一个channel

channel读写

channel写入和读取：

向channel写入数据通常会导致程序阻塞，直到有其他goroutine从这个channel中读取数据
如果channel之前没有写入数据，那么从channel中读取数据时也会导致程序阻塞

select用法

select用法：与switch的用法比较类似，但是select有比较多的限制，其中最大的限制就是每个case语句必须是一个IO操作。

channel缓冲机制

缓冲机制：不带缓冲的channel在传递单个数据时可以接受，但是如果需要传递大量数据时就不合适了，因此需要缓冲机制，以为channel带上缓冲，从而达到消息队列的效果。

在调用make()时将缓冲区大小作为第二个参数传入即可，比如上面这个例子就创建了一个大小为1024的int类型channel，即使没有读取方，写入方也可以一直往channel里写入，在缓冲区被填完之前都不会阻塞。

从带缓冲的channel中读取数据与常规非缓冲channel完全一致的方法，但我们也可以使用range关键来实现更为简便的循环读取。

channel超时机制

在并发编程时，最需要处理的就是超时问题，即向channel写数据时发现channel已满，或者从channel试图读取数据时发现channel为空。如果不正确处理这些情况，很可能会导致整个goroutine锁死。超时机制虽然可以解决死锁问题，但是也会带来新的问题。例如，在运行比较快的机器或者高速的网络上运行正常的程序，到了慢速的机器或者网络上运行就会出问题，从而出现结果不一致的现象。