Go語言中的Goroutine和channel怎么使用

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Go 語言的 CSP 并發模型的實現包含兩個主要組成部分：一個是 Goroutine，另一個是 channel。

Goroutine

Goroutine 是 Go 應用的基本執行單元，它是一種輕量的用戶級線程，其底層是通過 coroutine（協程）去實現的并發。眾所周知，協程是一種運行在用戶態的用戶線程，因此 Goroutine 也是被調度于 Go 程序運行時。

基本用法

語法：go + 函數/方法

通過 go 關鍵字 + 函數/方法 可以創建一個 Goroutine。

代碼示例：

import (
   "fmt"
   "time"
)

func printGo() {
   fmt.Println("具名函數")
}

type G struct {
}

func (g G) g() {
   fmt.Println("方法")
}

func main() {
   // 基于具名函數創建 goroutine
   go printGo()
   // 基于方法創建 goroutine
   g := G{}
   go g.g()
   // 基于匿名函數創建 goroutine
   go func() {
      fmt.Println("匿名函數")
   }()
   // 基于閉包創建 goroutine
   i := 0
   go func() {
      i++
      fmt.Println("閉包")
   }()
   time.Sleep(time.Second) // 避免 main goroutine 結束后，其創建的 goroutine 來不及運行，因此在此休眠 1 秒
}

執行結果：

閉包
具名函數
方法
匿名函數

當多個 Goroutine 存在時，它們的執行順序是不固定的。因此每次打印的結果都不相同。

由代碼可知，通過 go 關鍵字，我們可以基于 具名函數 / 方法 創建 goroutine，也可以基于 匿名函數 / 閉包 創建 goroutine。

那么 Goroutine 是如何退出的呢？正常情況下，只要 Goroutine 函數執行結束，或者執行返回，意味著 Goroutine 的退出。如果 Goroutine 的函數或方法有返回值，在 Goroutine 退出時會將其忽略。

channel

channel 在 Go 并發模型中扮演者重要的角色。它可以用于實現 Goroutine 間的通信，也可以用來實現 Goroutine 間的同步。

channel 的基本操作

channel 是一種復合數據類型，聲明時需要指定 channel 里元素的類型。

聲明語法：var ch chan string

通過上述代碼聲明一個元素類型為 string 的 channel，其只能存放 string 類型的元素。channel 是引用類型，必須初始化才能寫入數據，通過 make 的方式初始化。

import (
   "fmt"
)

func main() {
   var ch chan string
   ch = make(chan string, 1)
   // 打印 chan 的地址
   fmt.Println(ch)
   // 向 ch 發送 "Go" 數據
   ch <- "Go"
   // 從 ch 中接收數據
   s := <-ch
   fmt.Println(s) // Go
}

通過 ch <- xxx 可以向 channel 變量 ch 發送數據，通過 x := <- ch 可以從 channel 變量 ch 中接收數據。

帶緩沖 channel 與無緩沖 channel

如果初始化 channel 時，不指定容量時，則創建的是一個無緩沖的 channel：

ch := make(chan string)

無緩沖的 channel 的發送與接收操作是同步的，在執行發送操作之后，對應 Goroutine 將會阻塞，直到有另一個 Goroutine 去執行接收操作，反之亦然。如果將發送操作和執行操作放在同一個 Goroutine 下進行，會發生什么操作呢？看看下述代碼：

import (
   "fmt"
)

func main() {
   ch := make(chan int)
   // 發送數據
   ch <- 1 // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
   // 接收數據
   n := <-ch
   fmt.Println(n)
}

程序運行之后，會在 ch <- 處得到 fatal error，提示所有的 Goroutine 處于休眠狀態，也就是死鎖了。為避免這種情況，我們需要將 channel 的發送操作和接收操作放到不同的 Goroutine 中執行。

import (
   "fmt"
)

func main() {
   ch := make(chan int)
   go func() {
      // 發送數據
      ch <- 1
   }()
   // 接收數據
   n := <-ch
   fmt.Println(n) // 1
}

由上述例子可以得出結論：無緩沖 channel 的發送與接收操作，一定要放在兩個不同的 Goroutine 中進行，否則會發生 deadlock 形象。

如果指定容量，則創建的是一個帶緩沖的 channel：

ch := make(chan string, 5)

有緩沖的 channel 與無緩沖的 chennel 有所區別，執行發送操作時，只要 channel 的緩沖區未滿，Goroutine 不會掛起，直到緩沖區滿時，再向 channel 執行發送操作，才會導致 Goroutine 掛起。代碼示例：

func main() {
   ch := make(chan int, 1)
   // 發送數據
   ch <- 1

   ch <- 2 // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
}

聲明 channel 的只發送類型和只接收類型

• 既能發送又能接收的 channel

• ch := make(chan int, 1)

• 通過上述代碼獲得 channel 變量，我們可以對它執行發送與接收的操作。

• 只接收的 channel

• ch := make(<-chan int, 1)

• 通過上述代碼獲得 channel 變量，我們只能對它進行接收操作。

• 只發送的 channel

• ch := make(chan<- int, 1)

• 通過上述代碼獲得 channel 變量，我們只能對它進行發送操作。

通常只發送 channel 類型和只接收 channel 類型，會被用作函數的參數類型或返回值：

func send(ch chan<- int) {
   ch <- 1
}

func recv(ch <-chan int) {
   <-ch
}

channel 的關閉

通過內置函  close(c chan<- Type)，可以對 channel 進行關閉。

• 在發送端關閉 channel

  在 channel 關閉之后，將不能對 channel 執行發送操作，否則會發生 panic，提示 channel 已關閉。

• func main() {
     ch := make(chan int, 5)
     ch <- 1
     close(ch)
     ch <- 2 // panic: send on closed channel
  }

• 管道 channel 之后，依舊可以對 channel 執行接收操作，如果存在緩沖區的情況下，將會讀取緩沖區的數據，如果緩沖區為空，則獲取到的值為 channel 對應類型的零值。

• import "fmt"
  
  func main() {
     ch := make(chan int, 5)
     ch <- 1
     close(ch)
     fmt.Println(<-ch) // 1
     n, ok := <-ch
     fmt.Println(n)  // 0
     fmt.Println(ok) // false
  }

• 如果通過 for-range 遍歷 channel 時，中途關閉 channel 則會導致 for-range 循環結束。

以上就是關于“Go語言中的Goroutine和channel怎么使用”這篇文章的內容，相信大家都有了一定的了解，希望小編分享的內容對大家有幫助，若想了解更多相關的知識內容，請關注億速云行業資訊頻道。