文章目录
1. 需求案例
- 统计 1 - 9000000000 的数字中,哪些是素数?
- 思路
① 使用循环,循环判断各个数是不是素数
② 使用并发或并行,将统计任务分配给多个 goroutine 去完成
2. goroutine基本介绍
2.1 程序、进程和线程
- 进程是程序再操作系统中的一次执行
- 线程是进程的一个执行实例,最小基本单元
- 一个进程可以创建销毁多个线程,可以并发执行多个线程
- 一个程序至少一个进程,一个进程至少一个线程
2.2 并发和并行
- 多线程程序在单核上运行,并发
- 多线程程序在多核上运行,并行
2.3 Go 协程和 Go 主线程
- Go主线程(类似传统进程):一个Go线程上,可以起多个协程,协程是轻量级的线程(编译器优化)
- Go协程特点
① 独立栈空间
② 共享程序堆空间
③ 调度由用户控制
④ 协程是轻量级线程 - 示意图
3. goroutine 快速入门
3.1 案例
- 在主线程(可以理解成进程)中,开启一个goroutine, 该协程每隔1秒输出 “hello,world”
- 在主线程中也每隔一秒输出"hello,golang", 输出10次后,退出程序
- 要求主线程和goroutine同时执行
- 画出主线程和协程执行流程图
package main
import (
"fmt"
"strconv"
"time"
)
// 在主线程(可以理解成进程)中,开启一个goroutine, 该协程每隔1秒输出 "hello,world"
// 在主线程中也每隔一秒输出"hello,golang", 输出10次后,退出程序
// 要求主线程和goroutine同时执行
//编写一个函数,每隔1秒输出 "hello,world"
func test() {
for i := 1; i <= 10; i++ {
fmt.Println("tesst () hello,world " + strconv.Itoa(i))
time.Sleep(time.Second)
}
}
func main() {
go test() // 开启了一个协程
for i := 1; i <= 10; i++ {
fmt.Println(" main() hello,golang" + strconv.Itoa(i))
time.Sleep(time.Second)
}
}
3.2 小结
- 主线程物理线程,作用在cpu上,重量级,非常耗cpu资源
- 协程从主线程开启,是轻量级线程,逻辑态,资源消耗小
- Golang协程机制是重要特点,可以轻松开启上万协程。其他编程语言一般基于线程,开启过多线程,资源消耗大。
4. goroutine 调度模型 MPG
- MPG 模式
- MPG 运行状态1
- MOG 运行状态2
5. 设置Golang运行CPU数
package main
import (
"runtime"
"fmt"
)
func main() {
cpuNum := runtime.NumCPU()
fmt.Println("cpuNum=", cpuNum)
//可以自己设置使用多个cpu
runtime.GOMAXPROCS(cpuNum - 1)
fmt.Println("ok")
}
6. channel(管道)
6.1 需求
- 需求:现在要计算 1-200 的各个数的阶乘,并且把各个数的阶乘放入到map中。最后显示出来。要求使用goroutine完成
- 思路
① 编写一个函数,来计算各个数的阶乘,并放入到 map中.
② 我们启动的协程多个,统计的将结果放入到 map中
③ map 应该做出一个全局的.
不加锁的情况
问题一:主程序跑完了,协程还没跑完,结束了
问题二:所有协程同时操作map
先build后生成exe再运行,会报错显示有八个数据产生竞争关系,因为系统八核
package main
import (
"fmt"
_ "time"
"sync"
)
// 需求:现在要计算 1-200 的各个数的阶乘,并且把各个数的阶乘放入到map中。
// 最后显示出来。要求使用goroutine完成
// 思路
// 1. 编写一个函数,来计算各个数的阶乘,并放入到 map中.
// 2. 我们启动的协程多个,统计的将结果放入到 map中
// 3. map 应该做出一个全局的.
var (
myMap = make(map[int]int, 10)
)
// test 函数就是计算 n!, 让将这个结果放入到 myMap
func test(n int) {
res := 1
for i := 1; i <= n; i++ {
res *= i
}
//这里我们将 res 放入到myMap
myMap[n] = res //concurrent map writes?
}
func main() {
// 我们这里开启多个协程完成这个任务[200个]
for i := 1; i <= 20; i++ {
go test(i)
}
//休眠10秒钟【第二个问题,为了等一下。报错】
//time.Sleep(time.Second * 5)
//这里我们输出结果,变量这个结果
for i, v := range myMap {
fmt.Printf("map[%d]=%d\n", i, v)
}
}
6.2 使用全局变量加锁改进
package main
import (
"fmt"
_ "time"
"sync"
)
// 需求:现在要计算 1-200 的各个数的阶乘,并且把各个数的阶乘放入到map中。
// 最后显示出来。要求使用goroutine完成
// 思路
// 1. 编写一个函数,来计算各个数的阶乘,并放入到 map中.
// 2. 我们启动的协程多个,统计的将结果放入到 map中
// 3. map 应该做出一个全局的.
var (
myMap = make(map[int]int, 10)
//声明一个全局的互斥锁
//lock 是一个全局的互斥锁,
//sync 是包: synchornized 同步
//Mutex : 是互斥
lock sync.Mutex
)
// test 函数就是计算 n!, 让将这个结果放入到 myMap
func test(n int) {
res := 1
for i := 1; i <= n; i++ {
res *= i
}
//这里我们将 res 放入到myMap
//加锁
lock.Lock()
myMap[n] = res //concurrent map writes?
//解锁
lock.Unlock()
}
func main() {
// 我们这里开启多个协程完成这个任务[200个]
for i := 1; i <= 20; i++ {
go test(i)
}
//休眠10秒钟【第二个问题 】
//time.Sleep(time.Second * 5)
//这里我们输出结果,变量这个结果
lock.Lock()
for i, v := range myMap {
fmt.Printf("map[%d]=%d\n", i, v)
}
lock.Unlock()
}
6.3 为什么需要channel
- 主线程等待所有goroutine全部完成时间很难确定,设置10秒只是估算。短了还有go没完成,长了浪费时间
- 全局变量加锁同步实现通讯,不利于多个协程对全局变量读写操作
6.4 channel 基本介绍
- 本质是队列,FIFO
- 不需要加锁,本身线程安全
- 有类型限制,一个string channel 只能放string
6.5 声明/定义 channel
6.6 channel 初始化,写入,读取
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
//演示一下管道的使用
//1. 创建一个可以存放3个int类型的管道
var intChan chan int
intChan = make(chan int, 3)
//2. 看看intChan是什么
fmt.Printf("intChan 的值=%v intChan本身的地址=%p\n", intChan, &intChan)
//3. 向管道写入数据
intChan<- 10
num := 211
intChan<- num
intChan<- 50
// //如果从channel取出数据后,可以继续放入
<-intChan
intChan<- 98//注意点, 当我们给管写入数据时,不能超过其容量
//4. 看看管道的长度和cap(容量)
fmt.Printf("channel len= %v cap=%v \n", len(intChan), cap(intChan)) // 3, 3
//5. 从管道中读取数据
var num2 int
num2 = <-intChan
fmt.Println("num2=", num2)
fmt.Printf("channel len= %v cap=%v \n", len(intChan), cap(intChan)) // 2, 3
//6. 在没有使用协程的情况下,如果我们的管道数据已经全部取出,再取就会报告 deadlock
num3 := <-intChan
num4 := <-intChan
//num5 := <-intChan
fmt.Println("num3=", num3, "num4=", num4/*, "num5=", num5*/)
}
6.7 channel 关闭、遍历
- 关闭后不能再写数据,但是可以读取
- channel 支持 for-range 遍历,如果没有关闭就遍历显示 deadback
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
intChan := make(chan int, 3)
intChan<- 100
intChan<- 200
close(intChan) // close
//这是不能够再写入数到channel
//intChan<- 300
fmt.Println("okook~")
//当管道关闭后,读取数据是可以的
n1 := <-intChan
fmt.Println("n1=", n1)
//遍历管道
intChan2 := make(chan int, 100)
for i := 0; i < 100; i++ {
intChan2<- i * 2 //放入100个数据到管道
}
//遍历管道不能使用普通的 for 循环
// for i := 0; i < len(intChan2); i++ {
// }
//在遍历时,如果channel没有关闭,则会出现deadlock的错误
//在遍历时,如果channel已经关闭,则会正常遍历数据,遍历完后,就会退出遍历
close(intChan2)
for v := range intChan2 {
fmt.Println("v=", v)
}
}
6.8 应用实例1
package main
import (
"fmt"
"time"
)
//write Data
func writeData(intChan chan int) {
for i := 1; i <= 50; i++ {
//放入数据
intChan<- i //
fmt.Println("writeData ", i)
//time.Sleep(time.Second)
}
close(intChan) //关闭
}
//read data
func readData(intChan chan int, exitChan chan bool) {
for {
v, ok := <-intChan
if !ok {
break
}
time.Sleep(time.Second)
fmt.Printf("readData 读到数据=%v\n", v)
}
//readData 读取完数据后,即任务完成
exitChan<- true
close(exitChan)
}
func main() {
//创建两个管道
intChan := make(chan int, 10)
exitChan := make(chan bool, 1)
go writeData(intChan)
go readData(intChan, exitChan)
//time.Sleep(time.Second * 10)
for {
_, ok := <-exitChan
if !ok {
break
}
}
}
6.9 应用实例2 - 阻塞
6.10 应用实例3 - 最开始的素数问题
统计1 - 200000 中,那些是素数
package main
import (
"fmt"
"time"
)
//向 intChan放入 1-8000个数
func putNum(intChan chan int) {
for i := 1; i <= 80000; i++ {
intChan<- i
}
//关闭intChan
close(intChan)
}
// 从 intChan取出数据,并判断是否为素数,如果是,就
// //放入到primeChan
func primeNum(intChan chan int, primeChan chan int, exitChan chan bool) {
//使用for 循环
// var num int
var flag bool //
for {
//time.Sleep(time.Millisecond * 10)
num, ok := <-intChan //intChan 取不到..
if !ok {
break
}
flag = true //假设是素数
//判断num是不是素数
for i := 2; i < num; i++ {
if num % i == 0 {//说明该num不是素数
flag = false
break
}
}
if flag {
//将这个数就放入到primeChan
primeChan<- num
}
}
fmt.Println("有一个primeNum 协程因为取不到数据,退出")
//这里我们还不能关闭 primeChan
//向 exitChan 写入true
exitChan<- true
}
func main() {
intChan := make(chan int , 1000)
primeChan := make(chan int, 20000)//放入结果
//标识退出的管道
exitChan := make(chan bool, 8) // 4个
start := time.Now().Unix()
//开启一个协程,向 intChan放入 1-8000个数
go putNum(intChan)
//开启4个协程,从 intChan取出数据,并判断是否为素数,如果是,就
//放入到primeChan
for i := 0; i < 8; i++ {
go primeNum(intChan, primeChan, exitChan)
}
//这里我们主线程,进行处理
//直接
go func(){
for i := 0; i < 8; i++ {
<-exitChan
}
end := time.Now().Unix()
fmt.Println("使用协程耗时=", end - start)
//当我们从exitChan 取出了4个结果,就可以放心的关闭 prprimeChan
close(primeChan)
}()
//遍历我们的 primeChan ,把结果取出
for {
_, ok := <-primeChan
if !ok{
break
}
//将结果输出
//fmt.Printf("素数=%d\n", res)
}
fmt.Println("main线程退出")
}
传统for循环方法
package main
import (
"time"
"fmt"
)
func main() {
start := time.Now().Unix()
for num := 1; num <= 80000; num++ {
flag := true //假设是素数
//判断num是不是素数
for i := 2; i < num; i++ {
if num % i == 0 {//说明该num不是素数
flag = false
break
}
}
if flag {
//将这个数就放入到primeChan
//primeChan<- num
}
}
end := time.Now().Unix()
fmt.Println("普通的方法耗时=", end - start)
}
6.11 channel 细节
- channel 可以声明为只读或只写。默认是双向
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
//管道可以声明为只读或者只写
//1. 在默认情况下下,管道是双向
//var chan1 chan int //可读可写
//2 声明为只写
var chan2 chan<- int
chan2 = make(chan int, 3)
chan2<- 20
//num := <-chan2 //error
fmt.Println("chan2=", chan2)
//3. 声明为只读
var chan3 <-chan int
num2 := <-chan3
//chan3<- 30 //err
fmt.Println("num2", num2)
}
实际应用如下,我们希望send只写,recv只读
2. select 解决从管道取数据阻塞问题
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
//使用select可以解决从管道取数据的阻塞问题
//1.定义一个管道 10个数据int
intChan := make(chan int, 10)
for i := 0; i < 10; i++ {
intChan<- i
}
//2.定义一个管道 5个数据string
stringChan := make(chan string, 5)
for i := 0; i < 5; i++ {
stringChan <- "hello" + fmt.Sprintf("%d", i)
}
//传统的方法在遍历管道时,如果不关闭会阻塞而导致 deadlock
//问题,在实际开发中,可能我们不好确定什么关闭该管道.
//可以使用select 方式可以解决
//label:
for {
select {
//注意: 这里,如果intChan一直没有关闭,不会一直阻塞而deadlock
//,会自动到下一个case匹配
case v := <-intChan :
fmt.Printf("从intChan读取的数据%d\n", v)
time.Sleep(time.Second)
case v := <-stringChan :
fmt.Printf("从stringChan读取的数据%s\n", v)
time.Sleep(time.Second)
default :
fmt.Printf("都取不到了,不玩了, 程序员可以加入逻辑\n")
time.Sleep(time.Second)
return
//break label
}
}
}
- goroutine 中使用 recover,解决协程中出现panic,导致程序崩溃问题
package main
import (
"fmt"
"time"
)
//函数
func sayHello() {
for i := 0; i < 10; i++ {
time.Sleep(time.Second)
fmt.Println("hello,world")
}
}
//函数
func test() {
//这里我们可以使用defer + recover
defer func() {
//捕获test抛出的panic
if err := recover(); err != nil {
fmt.Println("test() 发生错误", err)
}
}()
//定义了一个map
var myMap map[int]string
myMap[0] = "golang" //error
}
func main() {
go sayHello()
go test()
for i := 0; i < 10; i++ {
fmt.Println("main() ok=", i)
time.Sleep(time.Second)
}
}