Golang 学习路线 - Part 21:Goroutines

这里是 Golang 教程系列的第二十一部分。

在上一教程中，我们讨论了并发及其与并行性的区别。在本教程中，我们将讨论如何使用 Goroutines 在 Go 中实现并发。

什么是 Goroutines？

Goroutines 是与其他函数或方法并发运行的函数或方法。Goroutines 可以看作是轻量级线程。与线程相比，创建 Goroutine 的成本很小。因此，Go 应用程序通常会同时运行数千个 Goroutines。

Goroutines 相对于线程的优势

• 与线程相比，Goroutines 非常廉价。它们的堆栈大小只有几个 kb，堆栈可以根据应用程序的需要增长和收缩，而在线程的情况下，堆栈大小必须指定并固定。
• goroutine 被多路复用到更少的 OS 线程。一个程序中可能只有一个线程，而程序中有成千上万个 Goroutines。如果该线程块中的任何 Goroutine 表示等待用户输入，则创建另一个 OS 线程，并将其余 Goroutine 移动到新的 OS 线程。所有这些都是由运行时处理的，作为程序员，我们从这些复杂的细节中抽象出来，并得到一个干净的 API 来处理并发性。
• Goroutines使用 channels 进行通信。通过设计，channels 可以防止在使用 Goroutines 访问共享内存时出现竞争条件。channels 可以看作是 Goroutines 通信使用的管道。我们将在下一篇教程中详细讨论 channels。

如何开始 Goroutine？

在函数或方法调用前面加上关键字 go，就会得到一个并发运行的新 Goroutine。

让我们创建一个Goroutine 😃

package main

import (  
    "fmt"
)

func hello() {  
    fmt.Println("Hello world goroutine")
}
func main() {  
    go hello()
    fmt.Println("main function")
}
           

在 playground 运行程序。

在第十一行，go hello() 启动了一个新的 Goroutines。现在，hello() 函数已经与 main() 函数同时运行 main 函数在它自己爹 Goroutine 中运行。并称为 “main Goroutines”

运行这个程序你会有一个惊喜

这个程序仅输出文本

main function

我们开始的 Goroutines 怎么了？我们需要了解 go 例程的两个主要属性来理解为什么会发生这种情况

• 当一个新的 Goroutine 启动时，Goroutine 调用立即返回。与函数不同，控制不会等待 Goroutine 完成执行。控制在 Goroutine 调用后立即返回下一行代码，并且忽略 Goroutine 的任何返回值
• main Goroutine 应该为其他 Goroutine 运行而运行。如果 main Goroutine 终止，则程序将终止，其他 Goroutine 将不运行

我想你现在可以理解为什么我们的 Goroutine 没有运行了。在第十一行中调用 go hello() 之后，控制立即返回到下一行代码，无需等待 hello goroutine 完成并打印 mian function。然后 mian Goroutine 终止，因为没有其他代码要执行，因此 hello Goroutine 没有机会运行。

现在解决这个问题

package main

import (  
    "fmt"
    "time"
)

func hello() {  
    fmt.Println("Hello world goroutine")
}
func main() {  
    go hello()
    time.Sleep(1 * time.Second)
    fmt.Println("main function")
}
           

在 playground 运行程序。

在上面程序的第十三行中，我们调用了 time.Sleep() 方法。该方法将休眠正在执行的示例中的 go 程序。在这种情况下 main goroutine 将被休眠一秒。现在对 go hello() 的调用有足够的时间在 mian goroutine 终止之前执行。该函数将首先打印

Hello world goroutine

然后休眠一秒打印

main function

这种在 mian Goroutine 中使用 sleep 来等待其他 Goroutine 完成执行的方法我们用来了解 Goroutine 如何工作的一种技巧。Channels 可以用来阻塞 main Goroutine，直到所有其他 Goroutine 完成它们的执行。我们将在下一篇教程中讨论 channels。

启动多个 Goroutine

让我们编写一个程序来启动多个 Goroutine，以便更好地理解 Goroutine

package main

import (  
    "fmt"
    "time"
)

func numbers() {  
    for i := 1; i <= 5; i++ {
        time.Sleep(250 * time.Millisecond)
        fmt.Printf("%d ", i)
    }
}
func alphabets() {  
    for i := 'a'; i <= 'e'; i++ {
        time.Sleep(400 * time.Millisecond)
        fmt.Printf("%c ", i)
    }
}
func main() {  
    go numbers()
    go alphabets()
    time.Sleep(3000 * time.Millisecond)
    fmt.Println("main terminated")
}
           

在 playground 运行程序。

在上面的程序中启动了两个 Goroutine，分别在第二十一行和第二十二行。这两个 Goroutine 现在同时运行，numbers Goroutine 最初休眠 250 毫秒，然后打印 1，然后再次休眠并打印 2，相同的循环发生，直到打印 5。类似地，alphabets Goroutine 打印从 a到 e 的字母，睡眠时间为 400 毫秒。mian Goroutine 初始化 number 和 alphabets Goroutines，休眠 3000 毫秒，然后终止。

该程序输出：

1 a 2 3 b 4 c 5 d e main terminated  
           

下面的图片描述了工作方式，请在标签页中打开。可以提高清晰度

图片的第一部分用蓝色表示 numbers Goroutine，第二部分用粉色表示 alphabets Goroutine，第三部分用绿色表示 mian Goroutine，最后一部分用黑色表示以上三部分的集合，并向我们展示程序是如何工作的。每个框顶部的字符串如 0 ms、250 ms 表示时间(以毫秒为单位)，每个框底部的输出表示为 1、2、3 等等。蓝色方框表示 1 是在 250ms 之后打印的，2 是在 500ms 之后打印的，以此类推。最后一个黑色的底部有值

1 a 2 3 b 4 c 5 d e main terminated

，这也是程序的输出。图片是不言自明的，你将能够理解程序是如何工作的。

Goroutine 就是这样，祝你有美好的一天 😃

下一个教程 - Channels