Golang超全面讲解并发

亲爱的编程学习爱好者，如果你点开了这篇文章，说明你对《Golang超全面讲解并发》很感兴趣。本篇文章就来给大家详细解析一下，主要介绍一下并发，希望所有认真读完的童鞋们，都有实质性的提高。

1. goroutine

1.1 定义

func main() {
	for i := 0; i 
<p>go语言是采用一种叫 协程（Coroutine）</p>
<p>轻量级 “线程”</p>
<p>非抢占式 多任务处理，由协程主动交出CPU控制权</p>

• 线程是由CPU来决定是否移交控制权，做到一半可能线程就会进行切换
• 协程则是由内部进行决定是否要移交CPU的控制权

编译器/解释器/虚拟机层面的多任务

多个协程可以在一个或者多个线程上运行 （由调度器来决定）

以下例子，通过 runtime.Gosched() 可以手动交出控制权，如果不交出控制权；还有如果在 gorotine 里面使用外部函数，如果不传入的话，就是一个闭包的变量，会导致数据冲突，就是通过不同的协程写入数据。检查数据是否有冲突可以通过以下语句进行检测

go run -race

func main() {
	var a [10]int
	for i := 0; i 
<p>普通函数：在一个线程里面执行，调用完后释放资源，单向调用</p>
<p>协程：双向流通</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="/uploads/20221228/167222882463ac2fd8f3caf.png"></p>
<p>但go的程序启动时，一个线程里面可能有多个 goroutine 执行，具体在哪个线程执行，由调度器决定；传统意义上的 routine 需要显示的写出释放控制权，而 goroutine 不需要写出来，调度器会进行切换</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="/uploads/20221228/167222882563ac2fd942b7b.png"></p>
<h3>1.2 goroutine切换点</h3>
<p>只是参考，不能保证肯定会切换</p>

• I/O, select：打印数据的时候
• channel
• 等待锁
• 函数调用（有时）
• runtime.Gosched()

2. channel

协程与协程之间的双向通信

2.1 语法

func chanDemo() {
	//var c chan int //为 nil 的chan不能使用
	c := make(chan int)
    go func() {
		for  {
			n := 
<h3>2.2 channel作为参数</h3>
<pre class="brush:go;">func worker(i int, c chan int) {
	for  {
		fmt.Printf("Worker :%d, accpet: %c \n", i, 
<h3>2.3 channel作为返回值</h3>
<blockquote><p>返回值定义：chan</p></blockquote>
<pre class="brush:go;">// chan
<p>创建时可以指定 channel 的大小，make(chan int, 3) 如果数据超过3个就会死锁，对提升性能有好处。</p>
<h3>2.4 chan关闭</h3>
<p>如果不 close 那么会一直接收下去，可以是否 if、range 进行判断是否 close</p>
<p>不要通过共享内存来进行通信，要通过通信来共享内存</p>
<pre class="brush:go;">func chanClose() {
	//创建一个缓冲区
	c := make(chan int, 3)
	c 
<h3>2.5 等待goroutine</h3>
<p>如何等待所有的 goroutine 执行完之后才退出程序？</p>
<p>方式一：</p>
<pre class="brush:go;">func ChanDemo() {
	workers := make([]worker, 10)
	for i, _ := range workers {
		workers[i] = createWorker(i)
	}
	for i, worker := range workers{
		worker.in 
<p>方式二：</p>
<p>使用 sync.WaitGroup 等待所有的 gorounte 执行结束</p>
<pre class="brush:go;">//定义一个worker的结构用来存放 chan数据
type done2Worker struct {
	in chan int
	//使用指针传递
	wg *sync.WaitGroup
}
func create2Worker(id int, group *sync.WaitGroup) done2Worker  {
	w := done2Worker{
		wg: group,
		in: make(chan int),
	}
	go do2Worker(id, w)
	return w
}
func do2Worker(id int, worker2 done2Worker)  {
	for i := range worker2.in {
		fmt.Printf("Worker:%d, accept:%c \n", id, i)
		//执行完成
		worker2.wg.Done()
	}
}
func Chan2Demo() {
	var wg sync.WaitGroup
	workers := make([]done2Worker, 10)
	for i, _ := range workers {
		workers[i] = create2Worker(i, &wg)
	}
	wg.Add(20)
	for i, worker := range workers {
		worker.in 
<h2>3. select</h2>
<p>select 可以对 channel 进行非阻塞式调用，谁先来执行谁，在 select 中也可以使用 nil 进行调度</p>
<pre class="brush:go;">func generator() chan int {
	out := make(chan int)
	go func() {
		i := 0
		for {
			//休眠随机数
			time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(1500)) * time.Millisecond)
			out 
<h2>4. 传统同步机制</h2>
<p>CSP : 模型下面尽量少用传统的同步方式，传统的方式使用共享变量进行使用</p>

• WaitGroup
• Mutex

type atomicInt struct {
	a int
    //定义互斥量进行同步
	lock sync.Mutex
}
func (a *atomicInt) add()  {
	a.lock.Lock()
	defer a.lock.Unlock()
	a.a++
}
func main() {
	a := atomicInt{
		a: 0,
	}
	a.add()
	go a.add()
	time.Sleep(time.Millisecond)
	fmt.Println("value : ", a.a)
}

Cond

5. 并发模式

5.1 生成器

//传入多个chan，返回一个只能输出的chan
func fanIn(chs...chan string) 
<h3>5.2 定义接口</h3>
<pre class="brush:go;">// ChannelCreateFunc 创建接口，需要传入管道，以及参数
type ChannelCreateFunc interface {
	// Create 创建函数传入一个任何类型的管道，后面参数选择性传入
	Create(ch 
<h3>5.3 非阻塞管道</h3>
<p>新建 noblock.go，定义下面这样的格式</p>
<pre class="brush:go;">type NotBlockCreator struct {
}
func (n NotBlockCreator) Create(ch 
<h3>5.4 超时管道</h3>
<p>新建 timeout.go</p>
<pre class="brush:go;">type TimeoutCreator struct {
}
func (t TimeoutCreator) Create(ch 
<h2>6. 广度优先算法（迷宫）</h2>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="/uploads/20221228/167222882563ac2fd9e79fb.png"></p>
<p>每次探索都是一层一层的向外进行探索，如果起始为0，那么先将周边的 1 进行探索完毕，探索1时会将1的点位先存入到队列中，等后续所有的1都探索完成之后，再取出1的点位进行1周边的探索</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="/uploads/20221228/167222882663ac2fda53395.png"></p>
<p>通过上面的这种点位算法，就可以将迷宫的路画出来</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="/uploads/20221228/167222882663ac2fdab3ada.png"></p>
<h3>6.1 代码实现</h3>
<p>创建文本，这里需要注意，idea创建文件分隔符编码需要设置以下，否则后续读取文件时会有问题</p>
<blockquote><p>6 5<br>0 1 0 0 0<br>0 0 0 1 0<br>0 1 0 1 0<br>1 1 1 0 0<br>0 1 0 0 1<br>0 1 0 0 0</p></blockquote>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="/uploads/20221228/167222882763ac2fdb37f5d.png"></p>
<p>读取文件成二维数组</p>
<pre class="brush:go;">// Fscanf函数在读取文件时，遇到\r为默认替换为0，读取\n结束，如果编码不对，这里读取就会出问题
func readMaze(path string) [][]int {
	file, err := os.Open(path)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	var row, col int
	//这里需要取地址，函数里面会更改row和col的值
	fmt.Fscanf(file, "%d %d", &row, &col)
	fmt.Printf("%d\t%d\n", row, col)
	//创建一个二位数组，一共有多少行
	maze := make([][]int, row)
	for i := range maze {
		//创建列
		maze[i] = make([]int, col)
		for j := range maze[i] {
			fmt.Fscanf(file, "%d", &maze[i][j])
		}
	}
	return maze
}
func main() {
	//读取迷宫文件
	maze := readMaze("maze/maze.in")
	for _, row := range maze {
		for _, col := range row {
			fmt.Printf("%d\t", col)
		}
		fmt.Println()
	}
}

//点位的结构体
type point struct {
	i, j int
}
//定义需要探索的方向
var dirs = [4]point {
	//当前位置-1，就是向上
	{-1, 0},
	//左边的点位
	{0, -1},
	//向下的点位
	{1, 0},
	//向右的点位
	{0, 1},
}
//将两个点位相加，就可以获取到下一个点位
func (p point) add(r point) point {
	return point{p.i + r.i, p.j + r.j}
}
func (p point) at(grid [][]int) (int, bool) {
	//首先判断点位是否越界了，例如传入的点位 (-1,0)或者(1, -1)
	if p.i = len(grid) {
		return 0, false
	}
	//判断j列是否越界了
	if p.j = len(grid[p.i]) {
		return 0, false
	}
	//返回数据
	return grid[p.i][p.j], true
}
// walk 传入迷宫，指定迷宫开始的点位，以及出口的点位
func walk(maze [][]int, start, end point) [][]int  {
	//创建走过的步
	steps := make([][]int, len(maze))
	for i := range steps {
		steps[i] = make([]int, len(maze[i]))
	}
	//创建需要探索的队列，初始的点位(0,0)
	Q := []point{start}
	for len(Q) > 0 {
		cur := Q[0]
		//截取出队列中的头部
		Q = Q[1:]
		//判断如果点位等于出口的点位，那么直接退出
		if cur == end {
			break
		}
		//dirs为点位周边的四个方向，我这里采用的是 上、左、下、右 的方向进行探索
		for _, dir := range dirs {
			//将当前点位跟四个方向相加，例如 (0,0) 向上的方向就是(-1,0)，将i的值进行减1
			next := cur.add(dir)
			//判断向上的点位不能超出迷宫的界限，并且返回在迷宫中的值，因为如果返回的值为1，就证明是墙
			val, ok := next.at(maze)
			if !ok || val == 1 {
				continue
			}
			//不等0就证明是墙
			val, ok = next.at(steps)
			if !ok || val != 0 {
				continue
			}
			//如果是起点，就跳过
			if next == start {
				continue
			}
			//获取到当前步数的值
			curSteps, _ := cur.at(steps)
			//将走过的点位追加到切片中
			steps[next.i][next.j] = curSteps + 1
			//继续将下一个点位添加到需要探索的队列当中
			Q = append(Q, next)
		}
	}
	return steps
}

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