golanggoroutine: 让并发更加容易的Go语言特性

发布时间：2023-05-20

golanggoroutine是Go语言中的一种并发机制，它可以让程序员通过轻量级线程（或称协程）来编写高效的并发程序。Go语言因此变得越来越受到程序员的青睐，尤其在分布式系统、网络编程、高并发场景下表现极为出色。

一、让并发变得更加简单

相比于其他编程语言来说，golanggoroutine是一种受欢迎的并发解决方案，最初设计初衷就是让并发编程变得更简单，更易于上手。以往，程序员需要手动创建线程，并在其中使用锁来避免资源竞争导致的问题。这是一项相对困难的任务，而且还容易出错。 在Go中，golanggoroutine是一种轻量级的线程，Go语言运行时（runtime）会在适当的时候将goroutine调度到不同的线程中执行。而这一切都是由Go语言运行时管理的，对于使用者来说，只需要将程序模块打包成golanggoroutine，就可以更方便地进行并发编程。 下面是样例代码：

func countNumbers() {
   for i := 1; i < 10; i++ {
       fmt.Println(i)
       time.Sleep(time.Millisecond * 500)
   }
}
func countCharacters() {
   for char := 'a'; char <= 'z'; char++ {
       fmt.Printf("%c ", char)
       time.Sleep(time.Millisecond * 500)
   }
}
func main() {
   go countNumbers()
   go countCharacters()
   time.Sleep(time.Second * 5)
   fmt.Println("Done")
}

在上面的代码示例中，countNumbers和countCharacters分别代表了两个goroutine。调用go关键字可以轻松地实现并发执行两个goroutine的操作。可以看到，相比于其他语言的线程实现，代码的编写量要少得多。并且，使用goroutine也可以避免对锁的依赖，使得程序不容易出现死锁等问题。

二、启动goroutine

启动goroutine非常简单，只需要在函数调用前加上关键词go即可。Go语言运行时会启动一个新的goroutine，函数也会在独立的goroutine中运行。 下面是样例代码：

package main
import (
    "fmt"
)
func worker() {
    fmt.Println("Worker")
}
func main() {
    go worker()
    fmt.Println("Main")
    // sleep to show output
    time.Sleep(time.Second)
}

在上面的代码示例中，可以看到，在worker函数调用前，加了go关键字。在程序运行时，worker函数将会在独立的goroutine中执行，和main函数同时运行。可以看到，在console中打印出了Worker和Main两个字符串。

三、goroutine中使用channel进行通信

除了使用goroutine外，Go语言中的另一个重要特性是channel。channel是一种数据类型，用于在不同的goroutine之间传递消息。 下面是样例代码：

package main
import (
    "fmt"
)
func main() {
    ch := make(chan int)
    go func() {
        ch <- 1
        ch <- 2
        ch <- 3
        ch <- 4
        close(ch)
    }()
    for n := range ch {
        fmt.Println(n)
    }
}

在上面的代码示例中，使用make函数创建了一个整数类型的channel。启动一个goroutine并将整数类型的值1-4写入channel中，最后关闭channel。在主函数中，使用for循环和range迭代器接收channel中的值，然后将它们打印到控制台中。

四、使用select语句管理channel

select语句使 goroutine 执行期间可以等待多个channel 上的事件。select语句的响应方式类似于switch语句，它会等待其中之一条件成立时执行对应的语句块。 下面是样例代码：

package main
import (
    "fmt"
    "time"
)
func worker1(messages chan string) {
    for i := 0; ; i++ {
        messages <- "worker1: " + fmt.Sprintf("%d", i)
        time.Sleep(time.Second)
    }
}
func worker2(messages chan string) {
    for i := 0; ; i++ {
        messages <- "worker2: " + fmt.Sprintf("%d", i)
        time.Sleep(time.Second * 2)
    }
}
func main() {
    messages := make(chan string)
    go worker1(messages)
    go worker2(messages)
    for {
        select {
        case message1 := <-messages:
            fmt.Println(message1)
        case message2 := <-messages:
            fmt.Println(message2)
        case <-time.After(time.Second * 5):
            fmt.Println("timeout")
            return
        }
    }
}

在上面的代码示例中，启动了两个goroutine。使用make函数创建一个通道，并将两个goroutine中的结果写入该通道。主函数中使用select语句等待message1和message2从通道messages上被同时接收到。其中第三个case用time.After模拟5秒超时，当这个case被选择时，程序将结束并退出。

五、golanggoroutine的性能

由于goroutine是轻量级线程，创建和销毁时开销都非常小，所以它们可以被迅速地创建和销毁。此外，Go语言运行时在多个goroutine之间进行智能调度，可以让多个goroutine在单个或少量线程上并发运行，不会出现线程的频繁切换带来的性能开销。 下面是样例代码：

package main
import "fmt"
func sum(a []int, c chan int) {
    sum := 0
    for _, v := range a {
        sum += v
    }
    c <- sum
}
func main() {
    a := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0}
    c := make(chan int)
    go sum(a[:len(a)/2], c)
    go sum(a[len(a)/2:], c)
    x, y := <-c, <-c
    fmt.Println(x, y, x+y)
}

在上面的代码示例中，采用了两个goroutine进行数组的并行求和。在最终结果被求出的时候，只需要进行一次channel的读取操作，使得程序具有比较快的运行速度。

结语

golanggoroutine是Go语言中的一种重要并发机制，该特性具有轻量、简单、易用、性能高等优点。在分布式系统、网络编程、高并发场景下表现尤为突出。借助于goroutine和channel， Go语言可以更加容易地实现并发编程。

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