《Go語言程式設計》-并發程式設計

整理自《go語言程式設計》-第四章

1、并發基礎

多程序：多程序是在作業系統層面進行并發的基本模式。同時也是開銷最大的模式。在Linux平台上，很過工具鍊正是采用這種模式在工作。比如某個Web伺服器，它會有專門的程序負責網絡端口的監聽和連結管理，還會有專門的程序負責事務和運算。這種方法的好處在于簡單、程序間互不影響，壞處是系統開銷大，因為所有的程序都是由核心管理的。

多線程：多線程在大部分作業系統上都屬于系統層面的并發模式，也是我們使用最多的最有效的一種模式。目前，我們所見的幾乎所有工具鍊都會使用這種模式。它比多程序的開銷小很多，但是其開銷依舊比較大，且在高并發模式下，效率會有影響。

基于回調的非阻塞/異步IO：這種架構的誕生實際上來源于月多線程模式的危機。在很多高并發伺服器開發實踐中，使用多線程模式會很快耗盡伺服器的記憶體和CPU資源。二這種模式通過事件驅動的方式使用異步IO，伺服器持續運轉，且盡可能少用線程，降低開銷，它目前在Node.js中得到了很好的實踐，但是使用這種模式，程式設計比多線程要複雜，因為它把流程做了分割，對于問題的本身反應不夠自然。

協程：協程（coroutine）本質上一種使用者态線程，不需要作業系統來進行搶占式排程，且在真正的實作中寄存于線程中，是以，系統開銷極小，可以有效提高線程的任務并發性，而避免多線程的缺點。使用協程的優點是程式設計簡單，結構清晰；缺點是需要語言的支援，如果不支援，則需要使用者在程式中自行實作排程器。

2、協程

執行體是個抽象的概念，在作業系統層面有多個概念與之對應，比如作業系統自己掌握的程序（process）、程序内的線程（thread）以及程序内的協程（coroutine，也叫輕量級線程）

多數語言在文法層面并不直接支援協程，而是通過庫的方式支援。

Go語言在語言級别支援輕量級線程，叫goroutine。

3、Goroutine

Goroutine是Go語言中的輕量級線程實作，由Go運作時（runtime）管理。

.go:關鍵字，函數調用前加go關鍵字，這次調用就會在一個新的goroutine中并發執行。當被調用的函數傳回時，這個goroutine也自動結束。如果不是使用channel接收的話，這個函數的傳回值将會被丢棄。

4、并發通信

不管是什麼平台、什麼程式設計語言并發都是一個大話題。

在工程上，有兩種最常見的并發通信模型：共享資料和消息。

共享資料：多個并發單元分别儲存對同一個資料的引用，實作對該資料的共享。被共享的資料可能有多種形式，比如記憶體資料塊、磁盤檔案、網絡資料等。在實際工程應用中最常見的就是共享記憶體。

Go語言社群：不要通過共享記憶體來通信，而應該通過通信來共享記憶體。

Go語言提供的是另一種通信模型，即以消息機制而非共享記憶體作為通信方式。

5、Channel

（1）概念

Channel 是Go語言在語言級别提供的goroutine間的通信方式。我們可以使用channel在兩個或多個goroutine之間傳遞消息。

Channel是程序内的通信方式，是以通過channel傳遞對象的過程和調用函數時參數

傳遞的行為比較一緻，比如可以傳遞指針等。

Channel是類型相關的，一個channel隻能傳遞一種類型的值。

（2）基本文法

聲明形式：

Var chanName chan ElementType

例子：var ch chan int

定義channel：

Ch := make(chan int)

向channel中寫入資料：

Ch <- value

從channel中讀取資料：

Value := <- ch

（3）select

Go語言直接在語言級别支援select關鍵字，用于處理異步IO問題。

Select {

Case <- chan1:

//如果chan1成功讀到資料，則進行該case處理語句

Case chan2 <-1:

//如果成功向chan2寫入資料，則進行該case處理語句

Default:

//如果上面的都沒有成功，則進入default處理流程

}

（4）緩沖機制

建立一個帶緩沖區的channel：

C := make(chan int, 1024)

（5）逾時機制

在并發程式設計的通信過程中，最需要處理的就是逾時問題，即向channel寫入資料時發現channel已滿，或者從channel試圖讀取資料時發現channel為空。如果不正确處理這個問題，可能會導緻整個goroutinue鎖死。

Go語言沒有提供直接的逾時處理機制，但可以利用select機制，可以解決逾時問題。

（6）channel的傳遞

注意：在go語言中channel本身也是一個原生類型，與map之類的類型地位一樣，是以channel本身在定義後也可以通過channl來傳遞。

（7）單向channel

單向channel隻能用于發送或者接收資料。

從設計者的角度，所有的代碼都應該遵循“最小權限的原則”

（8）關閉channel

使用go語言的内置函數:close(ch)

在讀取時使用多重傳回值的方式可以判斷： x, ok := <-ch

6、讓出時間片

每個goroutine中控制何時主動讓出時間片給其他goroutine,可以使用runtime包中的Gosched()函數實作。

7、同步

Go 語言包中的sync包提供兩種鎖類型：sync.Mutex 和sync.RWMutex.

8、全局唯一性操作

Go語言提供一個Once類型來保證全局唯一性操作。