关于go中并发的初步理解

OStack程序员社区-中国程序员成长平台 › 门户 › 编程› Go›Go教程

原作者: [db:作者] 来自: [db:来源] 收藏邀请

1.一些概念的介绍：

概念	描述
进程	在内存中的程序。有自己独立的独占的虚拟 CPU 、虚拟的 Memory、虚拟的 IO devices。 (1) 每一进程占用独立的地址空间。此处的地址空间包括代码、数据及其他资源。 (2) 进程间的通信开销较大且受到许多限制。对象（或函数）接口、通信协议 (3) 进程间的切换开销也较大。又称Context Switch。上下文包括代码、数据、堆栈、处理器状态、资源。
线程	轻量级进程。在现代操作系统中，是进程中程序执行流的最小单元。一个标准的线程由线程ID，当前指令指针(PC），寄存器集合和堆栈组成。 (1) 多个线程共享进程的地址空间（代码、数据、其他资源等）。线程也需要自己的资源，如程序计数器、寄存器组、调用栈等。 (2) 线程间的通信开销较少且比较简单。因为共享而减少了需要通信的内容。但也因为充分共享而无法对共享资源进行保护。 (3) 线程间的切换开销也较小。只需保存每一线程的程序计数器、寄存器组、堆栈等空间。不必切换或复制整个地址空间，从而成本大为降低（约1/10）
协程	轻量级线程。是可以并发执行的函数，由编译或用户指定位置将控制权交给协程调度程序执行的方式。它是非抢占式的，可以避免反复系统调用，还有进程切换造成的开销，给你上几千个逻辑流，也称用户级别线程。
逻辑处理器	每个逻辑处理器都会绑定一个线程，并负责goroutine的执行
并发	并发是以时间段为维度，即在单位时间内，同时完成多件事。
并行	并行是以时间点为维度，即在某个时间点，同时完成多件事。
同步与异步	同步和异步针对应用程序而言，关注的是程序中间的协作关系，一般用于应用程序与内核的交互，同步即等待或是轮询；异步则是直接返回，完成后通知应用程序。
阻塞与非阻塞	阻塞与非阻塞关注的是单个进程的执行状态，一般用于网络io中，阻塞即需要等待，不会立即返回；非阻塞则会立刻返回。
上下文	上下文是一种非常泛化的概念，可以理解为程序执行的环境变量。‍

2.关于并发和并行的理解

解释一：并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生；而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔发生。
解释二：并行是在不同实体上的多个事件，并发是在同一实体上的多个事件。
解释三：在一台处理器上“同时”处理多个任务，在多台处理器上同时处理多个任务。如hadoop分布式集群

3.并发实例：

每当执行go func，就会创建一个goroutine，在Go语言中，goroutine就是协程。每个goroutine的结构体中有一个sched域就是用于保存自己上下文的。这样，goroutine就可以被换出去，再换进来。这种上下文保存在用户态完成，不必陷入到内核，非常的轻量，切换速度很快。有的协程运行到一定时候就主动调用yield放弃自己的执行，把自己再次放回到任务队列中等待下一次调用时机等。

func trace(start, end int8) {
   for i:=start; i<=end;  i++{
      fmt.Printf("%c ", i)
      time.Sleep(time.Second)
   }
}

func main() {
   runtime.GOMAXPROCS(1) //限制只有一个逻辑处理器
   var wg sync.WaitGroup   //用于等待所有协程都完成
   wg.Add(2)

   go func(){
      defer wg.Done()//程序退出的时候执行
      trace('a', 'f')
   }()

   go func(){
      defer wg.Done()//程序退出的时候执行
      trace('A', 'F')
   }()

   wg.Wait() //等待所有协程的完成
}

上面的程序使用runtime.GOMAXPROCS(1)来分配一个逻辑处理器供调度器使用，两个goroutine将被该逻辑处理器调度并发执行。输出如下：

A a b B C c d D E e f F G g h H I i j J

在go语言中，“有函数调用，就有机会被调度器调度”，在上面案例中trace方法里面调用了time.sleep()函数的目的，就是让当前运行goroutine有机会被调度器调度，进剥夺该goroutine的执行权，让其他的goroutine执行。所以上面代码打印的结果是大小写字母，交替的输出。如果注销掉”time.sleep()”，输出结果为：

A B C D E F G H I J a b c d e f g h i j

另一个比较好的例子：

package main
 
import (
    "fmt"
    "sync"
)
 
//声明一个全局变量
var waitgroup sync.WaitGroup
 
func Afunction(shownum int) {
    fmt.Println(shownum)
    waitgroup.Done() //任务完成，将任务队列中的任务数量-1，其实.Done就是.Add(-1)
}
 
func main() {
    for i := 0; i < 10; i++ {
        waitgroup.Add(1) //每创建一个goroutine，就把任务队列中任务的数量+1
        go Afunction(i)
    }
    waitgroup.Wait() //.Wait()这里会发生阻塞，直到队列中所有的任务结束就会解除阻塞
}

4.并发通信

只使用wg.add和wg.Wait显然是不能满足我们的需要的，这时候就需要用到go中的goroutines和通道channel处理并发了。在Go中，所有I/O都被阻塞，通过goroutines和通道channel处理并发，而不是回调和异步。通道channel主要负责在并发过程中，实现通信。通道channel是类型相关的，一个通道channel只能传递一种数据类型的值。

参考：http://www.findme.wang/blog/detail/id/427.html