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Go語(yǔ)言之Goroutine與信道異常處理

 更新時(shí)間:2021年10月14日 09:00:31   作者:Mr-Yang  
這篇文章主要給大家介紹得是Go語(yǔ)言Goroutine與信道異常處理,Goroutine 之間通信是通過 channel 通信的,想詳細(xì)了解得小伙伴跟小編一起來(lái)學(xué)習(xí)下面文章內(nèi)容吧

一、Goroutine

Go 協(xié)程可以看做成一個(gè)輕量級(jí)的線程,Go 協(xié)程相比于線程的優(yōu)勢(shì):

Goroutine 的成本更低大小只有 2 kb 左右,線程有幾個(gè)兆。

Goroutine 會(huì)復(fù)用線程,比如說(shuō):我有 100 個(gè)協(xié)程,但是都是共用的的 3 個(gè)線程。

Goroutine 之間通信是通過 channel 通信的。(Go 推崇的是信道通信,而不推崇用共享變量通信)

1、啟動(dòng)一個(gè) Goroutine

func test() {
   fmt.Println("go go go")
}

func main() {
   fmt.Println("主線程開始")
    
   // go 關(guān)鍵字開啟 Goroutine,一個(gè) Goroutine只占2kb左右
   go test() // 一個(gè) go 就是一個(gè)協(xié)程,多個(gè)就是多個(gè)協(xié)程,也可以for循環(huán)起多個(gè)協(xié)程
   go test()
    
   time.Sleep(1*time.Second)  // Go 語(yǔ)言中主線程不會(huì)等待Goroutine執(zhí)行完成,要等待它結(jié)束需要自己處理
   fmt.Println("主線程結(jié)束")
}

// 輸出:
主線程開始
go go go
go go go
主線程結(jié)束

2、Go 語(yǔ)言的GMP模型

G:就是我們開起的 Goroutine

  • 它們會(huì)被相對(duì)平均的放到 P 的隊(duì)列中

M:M 可以當(dāng)成操作系統(tǒng)真正的線程,但是實(shí)際上是用戶態(tài)的線程(用戶線程)

  • 雖然 M 執(zhí)行 G,但是實(shí)際上,M 只是映射到操作系統(tǒng)的線程上執(zhí)行的
  • 然后操作系統(tǒng)的調(diào)度器把真正的操作系統(tǒng)的線程調(diào)度到CPU上執(zhí)行

P:Processor 1.5版本以后默認(rèn)情況是 CPU 核數(shù)(可以當(dāng)做CPU核數(shù))

  • P 會(huì)和 M 做交互,真正執(zhí)行的是 M 在執(zhí)行 G ,只不過 P 是在做調(diào)度
  • 一旦某個(gè) G 阻塞了,那么 P 就會(huì)把它調(diào)度成下一個(gè) G,放到 M 里面去執(zhí)行

用戶線程操作系統(tǒng)線程:

Python 中,用戶線程跟操作系統(tǒng)線程是 1:1 的對(duì)應(yīng)關(guān)系

Go 語(yǔ)言中,用戶線程和操作系統(tǒng)線程是 m:n 的關(guān)系

二、信道

信道(Channel)也就是 Go 協(xié)程之間的通信管道,一端發(fā)送一端接收。

func main() {
   // 1、定義 channel
   var c chan int

   // 2、管道的零值
   //———>空值為 nil 說(shuō)明是引用類型,當(dāng)做參數(shù)傳遞時(shí),不需要取地址,改的就是原來(lái)的,需要初始化在使用
   fmt.Println(c)     // 輸出:<nil>

   // 3、管道初始化
   c = make(chan int)
   go test(c)        // c 是引用類型直接傳

   // 4、從信道中取值,信道默認(rèn)不管放值還是取值,都是阻塞的
   count := <-c   // 阻塞
   fmt.Println(count)
   
   /*
   當(dāng)程序執(zhí)行 go test(c) 時(shí)就開了一個(gè) Goroutine
   然后繼續(xù)執(zhí)行到 count := <-c 從信道取值,這時(shí)就阻塞住了
   它會(huì)等待 Goroutine 往信道中放值后才會(huì)取出值,才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行 fmt.Println(count)
   */
}

func test(c chan int) {
   fmt.Println("GO GO GO")
   time.Sleep(1 * time.Second)
   // 5、往信道中放一個(gè)值,信道默認(rèn)不管放值還是取值,都是阻塞的
   c <- 1 // 阻塞
}

// 輸出:
<nil>
GO GO GO
1

1、死鎖

當(dāng) Goroutine 給一個(gè)信道放值的時(shí)候,按理會(huì)有其他 Goroutine 來(lái)接收數(shù)據(jù),沒有的話就會(huì)形成死鎖。

func main() {  
    c := make(chan int)
    c <- 1
}

// 報(bào)錯(cuò):應(yīng)為沒有其他 Goroutine 從 c 中取值

2、單向信道

顯而易見就是只能讀或者只能寫的信道

方式一:

func WriteOnly(c chan<- int) {
   c <- 1
}

func main() {
   write := make(chan<- int)  // 只寫信道
   go WriteOnly(write)
   fmt.Println(<-write)      // 報(bào)錯(cuò)   ——>只寫信道往外取就報(bào)錯(cuò)
}

方式二:

func WriteOnly(c chan<- int) {
   c <- 1
   // <-c       // 報(bào)錯(cuò)
}

func main() {
   write := make(chan int)    // 定義一個(gè)可讀可寫信道
   go WriteOnly(write)        // 傳到函數(shù)中就成了只寫信道,在Goroutine中只負(fù)責(zé)寫,不能往外讀
   fmt.Println(<-write)     // 主協(xié)程讀
}

3、for 循環(huán)信道

for 循環(huán)循環(huán)信道,如果不關(guān)閉,會(huì)報(bào)死鎖,如果關(guān)閉了,放不進(jìn)去,循環(huán)結(jié)束。

func producer(chnl chan int) {
   for i := 0; i < 10; i++ {
      chnl <- i   // i 放入信道
   }
   close(chnl)      // 關(guān)閉信道
}

func main() {
   ch := make(chan int)
   go producer(ch)
   // 循環(huán)獲取信道內(nèi)容
   for value := range ch {
      fmt.Println(value)
   }
}

/*
當(dāng) for 循環(huán) range ch 的時(shí)候信道沒有值,會(huì)阻塞等待 go producer(ch) 開起的 Goroutine 中放入值
當(dāng) Goroutine 中放入一個(gè)值,就會(huì)阻塞,那么 range ch 就會(huì)取出一個(gè)值,然后再次阻塞等待
直到 Goroutine 放入值完畢關(guān)閉信道,for 循環(huán) range ch 也就結(jié)束循環(huán)了
*/

4、緩沖信道

在默認(rèn)情況下信道是阻塞的,緩沖信道也就是說(shuō)我信道里面可以緩沖一些東西,可以不阻塞了。

只有在緩沖已滿的情況,才會(huì)阻塞信道

只有在緩沖為空的時(shí)候,才會(huì)阻塞主緩沖信道接收數(shù)據(jù)

func main() {
   // 指定的數(shù)字就是緩沖大小
   var c chan int = make(chan int, 3) // 無(wú)緩沖信道數(shù)字是0
   c <- 1
   c <- 2
   c <- 3
   c <- 4     // 緩沖滿了,死鎖

   <-c
   <-c
   <-c
   <-c          // 取空了,死鎖

   fmt.Println(len(c))       // 長(zhǎng)度:目前放了多少
   fmt.Println(cap(c))       // 容量:可以最多放多少
}

5、WaitGroup

等待所有 Goroutine 執(zhí)行完成

func process1(i int, wg *sync.WaitGroup) {
   fmt.Println("started Goroutine ", i)
   time.Sleep(2 * time.Second)
   fmt.Printf("Goroutine %d ended\n", i)
   // 3、一旦有一個(gè)完成,減一
   wg.Done()
}

func main() {
   var wg sync.WaitGroup    // 沒有初始化,值類型,當(dāng)做參數(shù)傳遞,需要取地址

   for i := 0; i < 10; i++ {
      wg.Add(1)      // 1、啟動(dòng)一個(gè) Goroutine,add 加 1
      go process1(i, &wg)     // 2、把wg傳過去,因?yàn)橐乃⑶宜侵殿愋托枰〉刂穫鬟^去
   }

   wg.Wait()  // 4、一直阻塞在這,直到調(diào)用了10個(gè) Done,計(jì)數(shù)器減到零
}

6、Select

Select 語(yǔ)句用于在多個(gè)發(fā)送 / 接收信道操作中進(jìn)行選擇。

例如:我要去爬百度,我發(fā)送了三個(gè)請(qǐng)求去,可能有一些網(wǎng)絡(luò)原因,或者其他原因,不一定誰(shuí)先回來(lái),Select 選擇就是誰(shuí)先回來(lái)我先用誰(shuí)。

場(chǎng)景一:對(duì)性能極致的要求,我就可以選擇一個(gè)最快的線路執(zhí)行我最快的功能,就可以用Select來(lái)做

場(chǎng)景二:我去拿這個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候,不是一直等在這里,而是我可以干一點(diǎn)別的事情,使用死循環(huán) Select 的時(shí)候加上 default 去做其他事情。

// 模擬去服務(wù)器去取值
func server(ch chan string) {
   time.Sleep(3 * time.Second)
   ch <- "from server"
}

func main() {
   output1 := make(chan string)
   output2 := make(chan string)
    
   // 開起兩個(gè)協(xié)程執(zhí)行 server
   go server(output1)
   go server(output2)

   select {
   case s1 := <-output1:  // 阻塞,誰(shuí)先回來(lái)就執(zhí)行誰(shuí)
      fmt.Println(s1, "output1")
   case s2 := <-output2:  // 阻塞,誰(shuí)先回來(lái)就執(zhí)行誰(shuí)
      fmt.Println(s2, "output2")
   }
}

7、Mutex

使用鎖的場(chǎng)景:多個(gè) Goroutine 通過共享內(nèi)存來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,就會(huì)出現(xiàn)并發(fā)安全的問題,并發(fā)安全的問題就需要加鎖。

臨界區(qū):當(dāng)程序并發(fā)運(yùn)行時(shí)修改共享資源的代碼,也就同一塊內(nèi)存的變量的時(shí)候,這些修改的資源的代碼就稱為臨界區(qū)。

如果在任意時(shí)刻只允許一個(gè) Goroutine 訪問臨界區(qū),那么就可以避免競(jìng)爭(zhēng)條件,而使用 Mutex(鎖) 可以實(shí)現(xiàn)

不加用鎖的情況下:

var x = 0   //全局,各個(gè) Goroutine 都可以拿到并且操作

func increment(wg *sync.WaitGroup) {
   x = x + 1
   wg.Done()
}

func main() {
   var w sync.WaitGroup
   for i := 0; i < 1000; i++ {
      w.Add(1)
      go increment(&w)
   }
   w.Wait()

   fmt.Println("最終的值:", x)
}

// 輸出:理想情況下是1000,因?yàn)椴l(fā)有安全的問題,所以數(shù)據(jù)亂了
最終的值: 978

加鎖的情況:

var x = 0   //全局,各個(gè) Goroutine 都可以拿到并且操作

func increment(wg *sync.WaitGroup, m *sync.Mutex) {
   m.Lock()    // 加鎖
   x = x + 1 // 同一時(shí)間只能有一個(gè) Goroutine 執(zhí)行
   m.Unlock()  // 解鎖
   wg.Done()
}
func main() {
   var w sync.WaitGroup
   var m sync.Mutex    // 因?yàn)槭莻€(gè)值類型,函數(shù)傳遞需要傳地址
   fmt.Println(m)     // 輸出:{0 0} ——>值類型

   for i := 0; i < 1000; i++ {
      w.Add(1)
      go increment(&w, &m)
   }
   w.Wait()
   fmt.Println("最終的值:", x)
}

// 輸出:
最終的值: 1000

使用信道來(lái)實(shí)現(xiàn):

var x = 0

func increment(wg *sync.WaitGroup, ch chan bool) {
   ch <- true   // 緩沖信道放滿了,就會(huì)阻塞。
   x = x + 1
   <-ch         // 執(zhí)行完了就取出
   wg.Done()
}
func main() {
   var w sync.WaitGroup
   ch := make(chan bool, 1)   // 定義了一個(gè)有緩存大小為1的信道
   for i := 0; i < 1000; i++ {
      w.Add(1)
      go increment(&w, ch)
   }

   w.Wait()
   fmt.Println("最終的值:", x)
}

// 輸出:
最終的值:1000

總結(jié):不同 Goroutine 之間傳遞數(shù)據(jù)的方式:共享變量、信道。

如果是修改變量,傾向于用 Mutex

如果是 Goroutine 之間通信,傾向于用信道

三、異常處理

defer:延時(shí)執(zhí)行,并且即便程序出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤,也會(huì)執(zhí)行

func main() {
 defer fmt.Println("我最后執(zhí)行")
 defer fmt.Println("我倒數(shù)第三執(zhí)行")
 fmt.Println("我先執(zhí)行")
    
 var a []int
 fmt.Println(a[10])   // 報(bào)錯(cuò)

 fmt.Println("后執(zhí)行") // 不會(huì)執(zhí)行了
}


// 輸出:
我先執(zhí)行
我倒數(shù)第三執(zhí)行
我最后執(zhí)行
panic: runtime error: index out of range [10] with length 0
panic:主動(dòng)拋出異常

recover:恢復(fù)程序,繼續(xù)執(zhí)行

func f1() {
   fmt.Println("f1 f1")
}


func f2() {
   defer func() {        // 這個(gè)匿名函數(shù)永遠(yuǎn)會(huì)執(zhí)行

      //如果沒有錯(cuò)誤,執(zhí)行 recover 會(huì)返回 nil,如果有錯(cuò)誤執(zhí)行 recover 會(huì)返回錯(cuò)誤信息
      if error := recover(); error != nil {
         // 表示出錯(cuò)了,打印一下錯(cuò)誤信息,程序恢復(fù)了,繼續(xù)執(zhí)行
         fmt.Println(error)
      }
      fmt.Println("我永遠(yuǎn)會(huì)執(zhí)行,不管是否出錯(cuò)")
   }()
    
   fmt.Println("f2 f2")
   panic("主動(dòng)拋出錯(cuò)誤")
}


func f3() {
   fmt.Println("f3 f3")
}


func main() {
   //捕獲異常,處理異常,讓程序繼續(xù)運(yùn)行
   f1()
   f2()
   f3()
}

Go 語(yǔ)言異常捕獲與 Python 異常捕獲對(duì)比

Python:

try:
 可能會(huì)錯(cuò)誤的代碼
except Exception as e:
 print(e)
finally:
 無(wú)論是否出錯(cuò),都會(huì)執(zhí)行的代碼


Go :

defer func() {
 if error:=recover();error!=nil{
  // 錯(cuò)誤信息 error
  fmt.Println(error)
 }
    
 相當(dāng)于finally,無(wú)論是否出錯(cuò),都會(huì)執(zhí)行的代碼
    
}()

可能會(huì)錯(cuò)誤的代碼

到此這篇關(guān)于Go語(yǔ)言之Goroutine與信道異常處理的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go語(yǔ)言Goroutine與信道異常處理內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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