【go语言】Goroutines 并发模式（一）

前言

由于前一阶段实习中接到的项目的告一段落，不知不觉便多出了许多空余的时间，于是就想总结一下最近因为个人兴趣而学习的一些东西。从这篇文章开始以及后面陆续的几篇关于GO语言的文章，均是博主最近对GO语言学习过程中的一些感悟、总结，类似于学习笔记的东西。记录下来并整理成博客一为对学习的知识做一个整理，二为分享出来给大家（因为国内关于GO语言的中文资料比较少），由于博主能力和知识有限，难免有所靡误，还望勘正。

由于Go最近一系列出色的表现，从一开始Go便紧紧地吸引住了我的眼球。类似于Erlang、Scala等语言，Go也是天生为并发而设计的语言，Go有着许多在原生层面对并发编程进行支持的优秀特性，比如大名鼎鼎的Goroutines、Channels、Select等原生特性。那么废话不多说，这一篇主要是对GO语言中的并发编程模式做一个粗略的归纳总结，文中示例参考自golang conference中的一些演讲和博客，涉及到的Go语言的语法知识细节将予以略去。Go语言语法请参考http://golang.org/

几点强调之处

1. 并发而非并行

首先我们要明确两个名词：并发(Concurrency)、并行(Parallelism)。这两个词可能大家经常搞混淆，因为这两个词所标书的意思太过相近，但是前者更加偏向于设计(Design)，而后者更加偏向于结构(Structure)。

• 如果你有只有一个CPU，那么你的程序可以是并发的，但一定不是并行的

• 一个良好的并发程序并非一定是并行的

• 并行是一种物理状态，而并发是一种设计思想、程序的内部结构

• 多处理器才有可能达到并发的物理状态

2. 什么是Goroutines

Goroutine是一个通过go关键字起起来的独立的执行某个function的过程，它拥有独立的可以自行管理的调用栈。

• goroutine非常廉价，你可以拥有几千甚至上万的goroutines

• goroutine不是thread

• 一个thread之下可能有上千的goroutines

• 你可以把goroutine理解为廉价的thread

让我们从几个例子开始

• 一个很无聊的函数
  

func boring(msg string) {
    for i := 0; ; i++ {
       	fmt.Println(msg, i)
       	time.Sleep(time.Second)
    }
}

显而易见，这个函数永不停歇的打印msg字符串，并且循环中间会sleep一秒钟，接下来让我们不断改进这个函数。

• 嗯哼，稍微不那么无聊一点了

func boring(msg string) {
    for i := 0; ; i++ {
       	fmt.Println(msg, i)
       	time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(1e3)) * time.Millisecond)
    }
}

我们看到这个函数不再是sleep固定的时间，而是rand出一个随机的duration。这样，可以让我们的这个无聊的函数稍微不可预期一点。

• 让我们把它run起来！~Let's go！

func main() {
    boring("boring!")
}

func boring(msg string) {
    for i := 0; ; i++ {
        fmt.Println(msg, i)
        time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(1e3)) * time.Millisecond)
    }
}

好了，无聊的函数跑起来了~~但是，目前我们还没有用到Goroutines的特性

• 让函数Go起来！

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand"
    "time"
)

func main() {
	go boring("boring!")
}

程序的输出为：

[no output]

Program exited.

纳尼？？！！奇怪啊，为什么程序没有输出捏？其实真相是，main函数在开启boring方法的新的goroutine之后，没有等待boring方法调用fmt.Println就急急忙忙返回退出了。当main退出之时，我们的程序自然而然也就退出了。

• 让我们等一下TA吧

func main() {
	go boring("boring!")
	fmt.Println("I'm listening.")
	time.Sleep(2 * time.Second)
	fmt.Println("You're boring; I'm leaving.")
}

现在我们就可以在主程序退出之前看到boring函数输出的message了。但是等等，我们现在还只是一个goroutine，还没有涉及到真正意义上的并发。

• 使用channels！
  

让我们先来看一个简单的使用channels进行同步的例子

var syn chan int = make(chan int)

func foo(){
	for(i := 0; i < 5; i++){
		fmt.Println("i am running!")
	}
	syn <- 1
}

func main(){
	go foo()
	<- syn
}

很简单吧，通过使用通道syn，可以进行简单的同步。这样，在main函数退出之间首先会在读取syn处阻塞，除非foo向syn写入数据。

• 让boring和main成为好基友
  

func boring(msg string, c chan string) {
   for i := 0; ; i++ {
        c <- fmt.Sprintf("%s %d", msg, i)
        time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(1e3)) * time.Millisecond)
	}
}

func main() {
	c := make(chan string)
	go boring("boring!", c)
 	for i := 0; i < 5; i++ {
    	fmt.Printf("You say: %q\n", <-c)
    }
    fmt.Println("You're boring; I'm leaving.")
}

我们通过channel将main和boring联系起来，从而让本来毫无关系的他们能够自然地交流，从而知晓彼此的状态。上面程序便是通过channel来进行的同步。当main函数执行 "<- c"时会发生阻塞，除非boring中执行"c <- fmt.Sprintf("%s %d", msg, i)"向通道中写入数据才会解除阻塞。由此观之，即针对同一个channel，sender和receiver必须要一个读一个写才能使得channel畅通不阻塞。如此一来，便可以通过channel进行交流和同步。