golang并发和并发模式

• 并发和并行

  • golang里的并发指的是让某个函数独立于其他函数执行的能力（goroutine运行时是相互独立的）。

  • 并行是让多个不同的代码片段同时在不同的物理处理器上执行。

  • 并行是同时做很多事情，并发是同时管理很多事情。

  • goroutine
    • waitgroup
      • waitgroup.add(int)  //int为需要运行的goroutine数量
      • waitgroup.done()  //标识一个goroutine运行结束
      • waitgroup.wait()  //等待所有goroutine运行结束
    • 多个goroutine同时并发运行时，如果当前执行的goroutine占用逻辑处理器时间过长，调度器会暂停当前执行的goroutine并切换到其他goroutine执行，其他goroutine执行结束或执行其他goroutine一定时间之后，调度器会切换回暂停的goroutine继续执行。
  • Runtime.GOMAXPROCS(1)/runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU)
    • GOMAXPROCS()函数可以为可用的物理处理器（CPU）创建逻辑处理器
  • Runtime.Gosched()
    • 当前goroutine从线程退出，并放回到队列
  • 竞争状态
    • 如果两个或多个goroutine在没有相互同步的情况下，访问某个共享资源，并试图同时读和写这个资源，就处于相互竞争的状态。
    • 对一个共享资源的读和写操作必须是原子化的。
  • 资源锁
    • 传统同步goroutine机制，就是对共享资源加锁。
    • 原子函数
      • 原子函数能以很底层的加锁机制来同步访问整型变量和指针。
      • atomic.AddInt64(&num,n)为int64类型整型数值安全的增加n（串行增加）
      • atomic.LoadInt64(&num) 取出int64类型整型的值
      • atomic.StoreInt64(&num,n)为int64类型整型数值赋值为n
    • 互斥锁
      • 互斥锁用于在代码上创建一个临界区，保证同一时间只有一个goroutine能够访问临界区的代码
      • sync.Mutex----->mutex.Lock(){代码块}----->mutex.Unlock()
      • 当一个goroutine进入临界区，并在临界区代码块执行过程中强制退出当前线程(runtime.Gosched())，调度器会字词分配这个goroutine进入线程继续运行，直到该goroutine执行Unlock()释放代码块，其他goroutine才能进入该临界区
  • 通道
    • 除了原子函数和互斥锁外，通道也能保证对共享资源的安全访问以及消除竞争状态，通道通过发送和接收需要共享的资源，在goroutine之间做到资源同步。
    • 声明通道时，需要指定将要被共享的数据的类型
    • 可以通过通道共享内置类型、命名类型、结构类型和引用类型的值或者指针
    • 通道需要通过内置函数make()来创建通道。
      • chan := make(chan int)----------无缓冲通道
      • buffer := make(chan string,10)---------有缓冲通道
      •  创建通道需要使make函数的第一个参数是关键字“chan”，之后跟着允许通道交换的数据类型，如果创建的是有缓冲通道，还需要第二个参数指定该通道的缓冲区大小
      • 通过通道发送值或指针需要用到“<-”操作符

        • buffer <- "abcd"

      • goroutine从通道获取数据

        • value := <-buffer

    • 无缓冲通道
      • 无缓冲通道是指在接收前没有能力保存任何值的通道，这种通道需要发送goroutine和接收goroutine同时准备好，才能完成发送和接收操作。
      • 如果发送goroutine和接收goroutine没有同时准备好，会造成发送或接收操作的goroutine阻塞等待。
    • 有缓冲通道
      • 有缓冲通道是一种在被接收前能存储一个或者多个值的通道。不强制要求goroutine之间必须同时完成发送和接受。
      • 通道中没有要接收的值时，接收动作会阻塞。
      • 通道没有可用的缓冲区容纳被发送的值时，发送动作会阻塞。
      • 无缓冲通道能保证发送和接受会在同一时间进行数据交换，有缓冲通道没有这种保证。
    • 总结：
      • 并发是指goroutine之间相互独立的运行
      • goroutine在逻辑处理器上执行，逻辑处理器具有独立的系统线程和运行队列
      • 竞争状态是指两个或多个goroutine试图同时访问同一个资源
      • 原子函数和互斥锁可以防止竞争状态

• 并发模式

  • 程序可以在分配的时间内完成工作，正常终止
  • 程序没有及时完成工作，“自杀”
  • 接受到操作系统发送的中断事件，程序立刻尝试清理状态并终止工作。
  • 使用通道来监视程序的执行时间，如果程序运行时间太长，可以终止程序
    • 程序没有及时完成工作，“自杀”
  • 使用通道监视操作系统中断事件（os.signal），打断程序运行
  • pool包（sync/pool.go）
    • 用于使用有缓冲通道实现资源池，管理可以在任意数量的goroutine之间共享及独立使用的资源。（共享一组静态资源的情况下，如共享数据库连接或者内存缓冲区）。
    • 实现io.Closer接口的资源就可以用pool资源池来管理。
    • 向pool包提供共享资源的工厂函数和资源数量，由pool包来管理资源池
  • work包
    • 用于使用无缓冲的通道来创建一个goroutine池，这些goroutine执行并控制一组工作，让其并发执行。
    • 因为执行相同的工作，goroutine既不需要工作队列，也不需要相互配合执行
    • 当goroutine池中所有的goroutine都忙，无法接收新的工作时，能及时通过通道通知调用者
    • 使用无缓冲通道不会有工作在队列里丢失或者卡住，所有工作都会被处理。
  • 总结：
    • 可以使用通道来控制程序的声明周期（正常终止，中断，超时（“自杀”）等）
    • select的default语句可以用来尝试向通道发送或接收数据，而不会阻塞
    • 有缓冲的通道适合用来管理可复用的资源
    • 有缓冲通道适合用来处理并发任务
    • 无缓冲通道可以保证两个goroutine之间的数据交换，且保证发送方对方接收到了数据