Go语言goroutine和通道学习

Go语言里的并发指的是能让某个函数独立于其他函数运行的能力。当一个函数创建为goroutine时，Go会将其视为一个独立的工作单位。这个单元会被调度到可用的逻辑处理器上执行。

Go语言运行时的调度器是一个复杂的软件，能管理被创建的所有goroutine并为其分配执行时间。这个调度器在操作系统之上，将操作系统的线程与语言运行时的逻辑处理器绑定，并在逻辑处理器上运行goroutine。调度器在任何给定的时间，都会全面控制那个goroutine要在那个逻辑处理器上运行。

一、协程

执行体是也抽象的概念，在操作系统层面有多个概念与之对应，比如操作系统自己掌握的进程、进程内的线程以及进程内的协程。与传统的系统级别的线程与进程相比，协程的最大优势在于其”轻量级”，可以轻松创建百万个而不会导致资源枯竭，远远高于线程进程数量。

Go语言在语言级别支持轻量级线程，叫goroutine。Go语言标准库提供的所有系统调用操作，都会让出CPU给其他goroutine，轻量级线程的切换管理不依赖系统的线程和进程，也不依赖CPU的核心数量。

如果创建一个goroutine并准备运行，这个goroutine会被放到调度器的全局运行队列中。之后，调度器就将这些队列中的goroutine分配给一个逻辑处理器，并放到这个逻辑处理器对应的本地运行队列中。本地运行队列中的goroutine会一直等待知道自己被分配的逻辑处理器执行。

Go语言运行时会把goroutine调度到逻辑处理器上运行。这个逻辑处理器绑定到唯一的操作系统线程。当goroutine可以运行的时候，会被放入逻辑处理器的执行队列中。

当goroutine执行了一个阻塞的系统调用时，调度器会被这个线程与处理器分离，并创建一个新的线程来运行这个处理器提供的服务。

二、并发与并行

并行是让不同的代码片段同时在不同的物理处理器上执行。并行的关键是同时做很多事情，二并发是指同时管理很多事情，这些事情可能只做了一般被暂停去做别的事情。很多情况下，并发的效果比并行好，因为操作系统和硬件的总资源一般很少，但能支持系统同时做很多事情。

如果希望goroutine并行，必须使用多于一个逻辑处理器。当有多个逻辑处理器时，调度器会将goroutine平等分配到每个逻辑处理器上。这会让goroutine在不同的线程上运行。要想实现并行的效果，用户需要让自己的程序运行在多个物理处理器的机器上。

四、goroutine

func main(){
   runtime.GOMAXPROCS(1)

var wg sync.WaitGroup
   wg.Add(2)

   fmt.Println("start goroutes")

go func() {
defer wg.Done()

for count := 0; count < 3; count++ {
for char := 'a'; char < 'a'+5; char++ {
            fmt.Printf("%c", char)
         }
      }
   }()

go func() {
defer wg.Done()

for count := 0; count < 3; count++ {
for char := 'A'; char < 'A'+5; char++ {
            fmt.Printf("%c", char)
         }
      }
   }()

wg.Wait()

   fmt.Println("nProgram exit")
}

程序的输出结构为:

start goroutes
ABCDEABCDEABCDEabcdeabcdeabcde //可能先全小写字母再大写字母
Program exit

因为只有一个逻辑处理器，而且每个goroutine处理花费的时间不长，所有每次先处理完一个goroutine再处理另外一个。

基于调度器的内部算法，一个正在运行的goroutine在结束之前，可以被停止并重新调度。调度器这样做的目的是防止某个goroutine占用时间过长，调度器会停止当前运行的goroutine，并给其他可运行的goroutine运行的机会。

在使用goroutine编程的时候可能会遇到goroutine还没开始执行主程序已经退出的情况，因此使用WaitGroup来进行同步，保证goroutine先执行完成在主程序退出。WaitGroup是一个计数信号量，可以用来记录并维护运行的goroutine。如果WaitGroup的值大于0，Wait方法就会阻塞。关键字defer会修改函数的调用时机，在正在执行的函数返回时才能真正调用defer声明的函数。

使用WaitGroup时，建议在goroutine外使用WaitGroup.Add，以免Add未执行，Wait已经退出。

程序中调用了runtime包的GOMAXPROCS函数。这个函数允许程序更改调度器可以使用的逻辑处理器的数量。函数中传参1，是通知调度器只能为该程序用一个逻辑处理器。可以根据计算机的CPU个数指定逻辑处理器的个数runtime.GOMAXPROCES(runtime.NumCPU)。

五、通道

Go语言天然支持高并发很重要的原因是可以支持goroutine与通道类型，通过通道，发送和接受需要的资源，在goroutine之间做同步。

当一个资源需要在goroutine之间共享时，通道在goroutine之间架起了一个管道，并提供了确保同步交换数据的机制，声明通道时，需要指定被共享资源的数据类型。可以通过通道共享内置类型、命名类型、结构类型和引用类型的值和指针。

在Go语言中需要使用内置函数make来创建一个通道:

strchan1:=make(chan string)

strchan2:=make(chan string,10)

使用内置函数make创建了两个通道，一个无缓冲区的通道，一个有缓冲区的通道，make的第一个参数需要关键字chan，后面跟着允许通道交换的数据的类型。如果创建一个有缓冲区的通道，之后需要在第二个参数指定这个缓冲区的大小。

//放入一个字符串到通道
strchan2<-"test"
//从通道接受一个字符串
value:=<-strchan2

无缓冲区的通道要求发送goroutine和接受goroutine同时准备好，才能完成发送和接受操作。如果两个goroutine没有同时准备好，通道会导致先执行发送或接受的goroutine阻塞等待。这种通道的发送和接受的交互行为本身就是同步的。

有缓冲区的通道是一种在被接受前能存储一个或者多个值的通道。这种类型的通道并不会强制要求goroutine之间必须同时完成发送和接受。通道会阻塞发送和接受动作的条件也会不同。只有在通道中没有要接受的值时，接受动作才会阻塞。只有通道没有可缓冲去容纳被发送的值时，发送动作才会被阻塞。无缓冲区的通道保证发送和接受的goroutine会在同一时间进行数据交换，有缓冲区没有这个保证。

部分人可能认为无缓冲区就是缓冲区为1，其实有很大的区别。

c1:=make(chan int)        无缓冲
c2:=make(chan int,1)      有缓冲
c1<-1

无缓冲的 不仅仅是 向 c1 通道放 1 而是 一直要有别的携程 <-c1 接手了 这个参数，那么c1<-1才会继续下去，要不然就一直阻塞着。

而 c2<-1 则不会阻塞，因为缓冲大小是1 只有当 放第二个值的时候 第一个还没被人拿走，这时候才会阻塞。

由于通道变量本身就是指针，可用相等操作符判断是否为同意对象或nil。

fun main(){
var a,b chan int = make(chan int),make(chan int,3)

var c chan bool

   fmt.Println(a==b)
   fmt.Println(c==nil)
}

false true

内置函数cap和len返回缓冲区大小和当前缓冲区数量；而对于无缓冲区的通道都返回为0，可以据此判断通道是同步还是异步。

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