Golang并发编程重点讲解

简介

Golang是一门支持并发编程的语言，它提供了丰富的原生并发编程特性，如goroutine和channel等，同时也提供了一些标准库，如sync、atomic和context等，能够帮助我们更加方便的完成并发编程任务。本文将以Golang并发编程为主题，介绍Golang并发编程的关键知识点。

知识点

1. Goroutine

Goroutine是Golang中的轻量级线程，可以将一个函数或方法包装成一个Goroutine，实现并行调用。创建一个Goroutine非常简单，只需要在函数或方法执行前加上go关键字即可。

go func() {
    // 执行逻辑
}()

2. Channel

Channel是Golang中的一个关键特性，用于支持Goroutine之间的通信和数据共享。Channel本质上是一种队列结构，支持数据的发送和接收，并且可以被多个Goroutine同时访问。

ch := make(chan int) // 创建一个int类型的channel
ch <- 1 // 发送1到channel中
x := <-ch // 从channel中接收数据，赋值给变量x

3. Mutex

Mutex是Golang的互斥锁，用于保护共享资源的访问。当多个Goroutine对同一个变量进行读写时，很可能会出现数据竞争问题，会导致程序产生不可预测的结果。这时我们需要使用Mutex来保证同一时间只有一个Goroutine能够访问共享资源。

var mu sync.Mutex // 创建一个互斥锁
var val int // 共享变量
func foo() {
    mu.Lock() // 加锁
    val++
    mu.Unlock() // 解锁
}

4. WaitGroup

WaitGroup是Golang中的等待组，用于等待一组Goroutine的执行完成。当我们需要并行执行多个任务，并等待所有任务执行完成后再继续执行下一步时，可以使用WaitGroup来实现这一功能。

var wg sync.WaitGroup // 创建一个等待组
func foo() {
    wg.Add(1) // 待执行任务数加1
    go func() {
        // 执行逻辑
        wg.Done() // 待执行任务数减1
    }()
}
wg.Wait() // 等待所有任务完成

示例说明

示例一：计算斐波那契数列

下面展示一个通过Goroutine和Channel实现的斐波那契数列计算例子，用于演示Goroutine和Channel的基本用法。

func fibonacci(n int, c chan int) {
    x, y := 0, 1
    for i := 0; i < n; i++ {
        c <- x // 将斐波那契数列中的数发送到channel中
        x, y = y, x+y
    }
    close(c) // 关闭channel
}

func main() {
    c := make(chan int, 10)
    go fibonacci(cap(c), c)
    for i := range c { // 从channel中取出计算结果
        fmt.Println(i)
    }
}

在执行过程中，我们通过发送斐波那契数列中的数到channel中，然后通过range循环读取channel中的结果，最后打印输出。

示例二：加法器

下面展示一个通过WaitGroup和Mutex实现的加法器例子，用于演示WaitGroup和Mutex的基本用法。

var mu sync.Mutex // 创建互斥锁
var wg sync.WaitGroup // 创建等待组
var sum int // 共享变量

func adder(start, end int) {
    defer wg.Done() // 调用完成执行wg.Done()操作
    for i := start; i <= end; i++ {
        mu.Lock() // 加锁
        sum += i
        mu.Unlock() // 解锁
    }
}

func main() {
    wg.Add(3) // 添加3个待执行的任务
    go adder(1, 1000)
    go adder(1001, 2000)
    go adder(2001, 3000)
    wg.Wait() // 等待所有任务完成
    fmt.Println(sum)
}

在执行过程中，我们创建了三个加法器任务，并使用WaitGroup来等待所有任务执行完成。在每个任务中，我们通过互斥锁来保护共享变量的访问，从而避免了数据竞争问题。最终，我们将所有加法器计算结果相加，并输出到控制台。