Go語言并發程式設計簡單入門

并發是邏輯上具備同時處理多個任務的能力，并行是在實體上的同一時刻執行多個并發任務。在單核處理器上，它們可以使用間隔的方式切換執行，并行則是依賴多核處理器的實體裝置的特性。

并行計算是并發設計的最理想模式。

多線程或者多程序是并行的基本條件，但是單線程也可以用協程做到并發。盡管協程在單線程上通過主動切換來實作多任務并發，但它也有自己的優勢。協程上運作的多個任務本質上是串行執行的，加上可控自主排程，是以并不需要做同步處理。

即使采用多線程也未必就能執行并行。Python就因為GIL限制，預設隻能并發而不能并行，是以很多時候轉而使用"多程序+協程"架構。

通常情況下，用多線程來實作分布式和負載均衡，減輕單程序垃圾回收壓力，用多程序(LWP)搶奪更多的處理器資源，用協程來提高處理器時間片使用率。

關鍵字go并非執行并發操作，而是建立一個并發任務單元。建立任務呗放置到系統隊列中，等待排程器安排合适系統線程去擷取執行權。目前流程不會阻塞，不會等待該任務啟動，去運作時也不保證并發任務的執行次序。

每個任務單元儲存除了函數指針、調用參數外，還會配置設定執行所需的棧記憶體空間。相比系統預設的KB級别的線程棧，goroutine自定義棧僅僅需要初始化2KB，是以才可以建立成千上萬的并發任務。自定義棧采取按需配置設定政策，在需要的時候進行擴容，最大能到GB規模。

Wait函數：程序退出時不會等待并發任務結束，可以使用通道阻塞，然後發出退出信号。

除了關閉通道以外，寫入資料也可以接觸阻塞。

如果要等待多個任務結束，推薦使用sync.WaitGroup。通過設定計數器讓每個goroutine在退出前遞減，直到遞歸為0時解除阻塞。盡管WaitGroup.Add函數實作了原子操作，但是建議在goroutine外累加計數器，以避免Add尚未執行，Wait已經退出。

GOMAXPROCS：運作時可能會建立多個線程，但是任何時候僅僅有有限的線程參與并發任務的執行，這個數量和處理器的核心數是相等的。可以使用runtime.GOMAXPROCS函數修改，也可以使用環境變量。

如果參數是小于1的，GOMAXPROCS僅僅傳回目前設定的值，不做任何調整。

可以使用runtime.NumCPU來顯示CPU的核心數。

LocalStorage：gorontine任務無法設定優先級，無法擷取編号，沒有局部存儲(TLS)，甚至連傳回值都會被抛棄。如果使用map作為局部存儲器，建議期間做同步處理，因為運作時會對其進行并發讀寫檢查。

Gosched：暫停，釋放線程去執行其他任務。目前任務被放回隊列，等待下次排程是恢複執行。該函數很少被使用，因為運作時會主動像長時間運作(10ms)的任務發出搶占排程。隻是目前版本實作算法的問題，不能保證排程總是成功的，是以主動切換還有使用場合。

Goexit：立即終止目前任務，運作時確定所有已經注冊延遲調用被執行。該函數不會影響其他并發任務，不會引起panic，自然也就無法捕獲。

如果在main.main裡調用Goexit，它會等待其他任務結束，然後讓其他程序直接崩潰。

無論在那一層，Goexit都可以立即終止整個調用棧，與return不同，标準庫函數os.exit可以終止程序，但是不會執行延遲調用。

通道：

Go并未實作嚴格的并發安全。

Go鼓勵使用CSP通道，使用通信來代替記憶體共享，實作并發安全。

通過消息來避免競态的模型除了CSP，還有Actor。

作為CSP的核心，通道是顯式的，要求操作的雙方必須知道資料類型和具體的通道，并不關心另一端操作者的身份和數量。可如果另一端為準備妥當，或者消息未能及時處理，會阻塞目前端。

Actor是透明的，不在乎資料類型及通道，隻要知道接受者的信箱就行，預設是異步的方式。

通道隻是一個隊列。同步模式下，發送和接收方配對，然後直接複制資料給對方。如果配對失敗，就會置入等待隊列，直到另一方出現後才會被喚醒。

異步模式搶奪的是資料緩沖槽。發送方要求有空槽可供寫入，而接收方就會要求緩沖資料可以讀取。需求不符合的時候同樣加入到等待的隊列，直到另一方寫入資料或者是騰出空的資料緩沖槽之後才會被喚醒。

通道還會被用作事件通知。

同步模式下必須有配對操作的goroutine操作出現，否則會一直阻塞。

多數時候，異步通道有助于提升功能，減少排隊阻塞。

雖然傳遞指針可以來避免資料的複制，但是必須注意額外的資料并發的安全性。

内置函數cap和len傳回緩沖器大小和目前已經緩沖的數量，而對于同步通道則都會傳回0，可以根據這個特征判斷通道是同步的還是異步的。

可以使用ok-idom或者是range模式進行處理資料。對于循環接收資料range更加簡潔一些。及時使用close函數關閉通道引發結束結束通知，否則可能會導緻死鎖。

通知可以是群體類型的。一次性事件使用close效率會更好一些，沒有多餘的開銷。連續或多樣性事件，可以傳遞不同資料辨別實作。還可以使用sync.Cond實作單薄或者是廣播時間。

對于close或者是nil通道，發送和接收操作都有響應的規則：

1.向已經關閉通道發送資料，引發panic。

2.從已經關閉接收資料，傳回已經緩沖資料或者是零值。

3.無論收發，nil通道都會阻塞。

通道預設是雙向的，并不區分發送和接收端。但是某些時候，我們可以限制收發操作的方向來獲得更加嚴謹的操作邏輯。

可是使用make建立單向通道，但是沒有任何意義。通常使用類型轉換來擷取單向通道并賦予操作雙方。

如果同時處理多個通道，可以使用select語句，它會随機選擇一個可用的通道進行收發操作。

如果等全部通道消息處理結束，可以将已經完成通道設定為nil，這樣他就會被阻塞，不會被select選中。

即使是同一個通道也會随機選擇case執行。

當所有的通道都不可用時，select會執行default語句，如此可以避免seclect阻塞，但是必須注意處理外層循環，以避免陷入空耗。也可以用default處理一些預設的邏輯。

工廠方法将goroutine和通道綁定。鑒于通道本身就是一個并發安全的隊列，可用作ID generator。Pool等用途。

可以使用通道實作信号量。

标準庫time提供timeout和tick channel實作。

性能：将發往通道的資料打包，減少傳輸次數，可以有效提升性能。從實作上來說，通道隊列依舊使用鎖同步機制，單次擷取更多資料(批處理)，可以改善因為頻繁加鎖造成的性能問題。

雖然單詞消耗更多的記憶體，但是性能提升非常明顯。如果數組改成切片會造成更多記憶體配置設定次數。

通道可能會引發goroutine leak,确切的說是指goroutine處于發送狀态或者是接受阻塞狀态，但是一直未被喚醒。垃圾回收器并不收集此類資源，導緻他們會在等待隊列裡長久休眠形成資源洩露。

通道并不是用來取代鎖的，它們有各自不同的用途，通道傾向于解決邏輯層次的并發處理架構，而鎖則是用來保護局部範圍内的資料安全。

标準庫sync提供互斥和讀寫鎖以及原子操作。

将Mutex作為匿名字段時，相關方法必須實作為pointer-receiver，否則會因為複制導緻死鎖機制失效。

應将Mutex鎖粒度控制在最小範圍内，及早釋放。

Mutex不支援遞歸，即便是同一goroutine下也會導緻死鎖。

建議：

1.對性能要求較高的時候應該避免使用deferUnlock。

2.讀寫并發時，用RWMutex性能會更好一些。

3.對于單個資料寫保護，可以嘗試使用原子操作。

4.執行嚴格測試，盡可能打開資料競争檢查。

 本文轉自 棋帥小七 51CTO部落格，原文連結:http://blog.51cto.com/xvjunjie/2055128