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【Go进阶】协程的创建以及通信

article 2024/10/23 3:58:24

Goroutine

在 Go 语言中，协程（goroutine）是一种轻量级的执行线程。以下是关于协程的详细介绍：

一、定义与特点

轻量级：协程是一种非常轻量级的执行单元，相比传统的操作系统线程，协程的创建和切换开销非常小。创建一个协程只需要几 KB 的栈空间，而操作系统线程通常需要几 MB 的栈空间。这使得在 Go 语言中可以轻松创建大量的协程，而不会给系统带来沉重的负担。
并发性：协程允许在一个程序中同时执行多个任务，实现并发执行。多个协程可以在同一个进程中并发地执行，共享进程的内存空间和资源。这使得并发编程更加高效和灵活。
非阻塞式执行：协程可以在等待某个操作完成时（如网络 I/O、文件读取等）暂停执行，而不会阻塞整个程序的执行。当操作完成时，协程可以被恢复执行，继续处理后续的任务。这种非阻塞式的执行方式可以提高程序的响应性和性能。

二、创建与使用

使用关键字go创建协程：在 Go 语言中，可以使用go关键字来创建一个协程。例如：

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func printNumbers() {
    for i := 1; i <= 5; i++ {
        fmt.Println(i)
        time.Sleep(time.Millisecond * 500)
    }
}

func main() {
    // 创建一个协程执行 printNumbers 函数
    go printNumbers()

    // 主协程继续执行其他任务
    for i := 6; i <= 10; i++ {
        fmt.Println(i)
        time.Sleep(time.Millisecond * 500)
    }
}

执行过程：

程序启动后，主协程和新创建的协程同时开始执行。
主协程和协程交替执行，因为它们都在睡眠一定时间后继续执行下一次循环。具体的执行顺序取决于 Go 语言的调度器，可能会有所不同。
最终，程序会打印出 1 到 10 的数字，但顺序可能不是严格按照顺序打印，因为两个协程是并发执行的。

在这个例子中，printNumbers函数在一个协程中执行，同时主协程也在执行其他任务。两个协程并发地执行，交替打印数字。

channel

协程之间的通信：协程之间可以通过通道（channel）进行通信。通道是一种类型安全的通信机制，可以在协程之间传递数据。

一、定义与特点

通信机制：channel是一种类型安全的通信管道，允许一个协程向另一个协程发送和接收数据。它提供了一种同步和协调不同协程执行的方式，确保数据在协程之间安全地传递。
类型安全：channel是有类型的，在创建channel时需要指定所传输数据的类型。例如，可以创建一个传输整数类型的channel，ch := make(chan int)，或者一个传输字符串类型的channel，ch := make(chan string)。
阻塞特性：当一个协程向一个已满的channel发送数据时，该协程会被阻塞，直到另一个协程从channel中接收数据，腾出空间。同样，当一个协程从一个空的channel接收数据时，该协程也会被阻塞，直到另一个协程向channel中发送数据。

二、创建与使用

创建通道：使用make函数来创建一个channel。例如：ch := make(chan int)创建了一个可以传输整数类型数据的通道。
发送数据：使用<-操作符向channel发送数据。例如：ch <- value将value发送到channel ch中。
接收数据：同样使用<-操作符从channel接收数据。例如：value := <-ch从channel ch中接收一个数据，并赋值给value。
关闭通道：使用close函数来关闭一个channel。例如：close(ch)关闭通道ch。关闭通道后，不能再向通道中发送数据，但仍然可以从通道中接收剩余的数据，直到通道为空。

package main

import (
    "fmt"
)

func sendData(ch chan int) {
    for i := 1; i <= 5; i++ {
        ch <- i
    }
    close(ch)
}

func main() {
    ch := make(chan int)
    // 创建一个协程执行 sendData 函数
    go sendData(ch)

    // 主协程从通道中接收数据
    for num := range ch {
        fmt.Println(num)
    }
}

在这个例子中，一个协程向通道中发送数据，另一个协程从通道中接收数据。通过通道实现了协程之间的数据传递。

三、应用场景

网络编程：在网络编程中，协程可以用于处理多个并发的网络连接。例如，一个 Web 服务器可以使用协程来处理多个并发的 HTTP 请求，每个请求都在一个独立的协程中处理，提高服务器的并发处理能力。
异步 I/O 操作：当进行异步的文件读取、数据库查询等 I/O 操作时，协程可以在等待操作完成时暂停执行，不会阻塞其他任务的执行。一旦操作完成，协程可以被恢复执行，继续处理后续的任务。
并行计算：对于可以并行执行的任务，可以使用协程来实现并行计算，提高程序的性能。例如，对一个大型数组进行并行计算，可以将数组分成多个部分，每个部分在一个独立的协程中进行计算，最后将结果合并。

总之，协程是 Go 语言中一种非常强大的并发编程工具，它提供了轻量级、高效的并发执行方式，使得开发者可以更加轻松地编写并发程序。

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http://www.kler.cn/news/361057.html