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golang语言并发实现

王林

发布： 2023-05-10 10:06:36

原创

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golang是google针对服务端应用程序开发的一种编程语言。它具有并发性能强大的特点，因此在分布式系统和大型高并发应用开发中得到了越来越广泛的应用。本文主要介绍golang语言中并发实现。

一、并发与并行

在谈论Golang的并发实现之前，我们需要先理解并发与并行这两个概念。并发指的是在同一时间内执行多个任务的能力，这些任务可能发生在同一个程序中。而并行则指的是同时执行多个任务的能力。并发的实现需要借助操作系统的线程、进程等机制，而并行则需要借助CPU的多核等硬件能力。简单来说，Golang的并发是在单个线程中实现的，并行是在多个线程中实现的。

二、Golang的并发模型

Golang的并发模型基于Goroutine和Channel两种概念。Goroutine是Golang提供的一种轻量级线程，它基于协程(coroutine)实现。与线程相比，Goroutine创建、销毁的开销非常小，Goroutine之间切换的开销也非常小，因此可以开启大量的Goroutine来执行任务，从而提高应用程序的并发性能。

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和Goroutine一样重要的是Channel。Channel是Golang提供的一种线程安全的通信机制。通过Channel，Goroutine之间可以进行通信并协调执行，实现数据共享和协同工作，同时也避免了多线程并发时可能出现的竞争等问题。

三、Goroutine的创建和调用方式

Goroutine可以使用go关键字来创建和调用。如下是一个简单的示例：

func main() {
    go func() {
        fmt.Println("This is a Goroutine!")
    }()
    fmt.Println("This is the main function!")
    time.Sleep(time.Second)
}

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在上述示例中，我们使用了go关键字创建了一个Goroutine。Goroutine中的函数使用了匿名函数实现。在输出字符串"This is a Goroutine!"之前，程序会先输出字符串"This is the main function!"。由于Goroutine是异步执行的，因此应用程序不会等待Goroutine的执行，而是直接退出。我们可以使用time包中的Sleep函数来让线程等待一定的时间，以便Goroutine有时间执行。

四、Channel的使用

Channel是Golang提供的一种线程安全的通信机制。它可以用于在Goroutine之间同步信息和共享数据，防止多个Goroutine之间的竞争问题。

使用Channel非常简单。首先我们需要创建一个Channel。创建Channel需要指定Channel中元素的类型。如下是一个创建Channel的实例：

ch := make(chan int)

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在这个实例中，我们使用make函数创建了一个int类型元素的Channel。

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向Channel发送数据可以调用Channel的send方法(使用<-运算符)，如下所示：

ch <- 10

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这个示例中，我们向Channel中发送了一个int类型的数据10。如果Channel已满，则该操作会被阻塞，直到Channel中有空位为止。

从Channel接收数据可以调用Channel的receive方法(使用<-运算符)，如下所示：

n := <-ch

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这个示例中，我们从Channel中接收了一个int类型的数据n。如果Channel为空，则该操作也会被阻塞，直到Channel中有数据为止。

Channel还有其他操作，比如close方法可以关闭Channel，len函数可以获取Channel中元素的数量等。

五、Golang并发编程实例

下面我们通过一个简单的例子来演示Golang的并发实现。

假设我们需要计算一个数组中所有元素的平均值。由于数组中元素数量比较大，计算可能会比较耗时。我们可以使用Golang的并发机制来加速计算。

首先，我们定义一个数组a，其中包含100个int类型的元素。然后我们创建10个Goroutine来计算a数组中每个元素的值，最后将所有元素的和相加并除以元素数量得到平均值。

func main() {
    a := make([]int, 100)
    for i := 0; i < len(a); i++ {
        a[i] = i
    }

    count := 10
    resultChan := make(chan int, count)
    chunkSize := len(a) / count

    for i := 0; i < count; i++ {
        startIndex := i * chunkSize
        endIndex := (i + 1) * chunkSize
        if i == count-1 {
            endIndex = len(a)
        }
        go sumChunk(a[startIndex:endIndex], resultChan)
    }

    total := 0
    for i := 0; i < count; i++ {
        total += <-resultChan
    }

    fmt.Println("Average value of array is: ", float32(total)/float32(len(a)))
}

func sumChunk(chunk []int, resultChan chan int) {
    sum := 0
    for _, v := range chunk {
        sum += v
    }
    resultChan <- sum
}

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在这个示例中，我们定义了一个长度为100的int类型数组a。对于一个长度为len(a)的数组a，我们创建了count个(这里是10个)Goroutine来计算a数组中的所有元素的总和。每个Goroutine计算数组a的一个子序列的和，并发送其结果到resultChan中。最终，我们从resultChan中接收每个Goroutine的结果，并将它们相加，得到所有元素的总和，并计算所有元素的平均值。

在实践中，我们通常根据计算的需要设置Goroutine的数量。如果可以利用CPU的多核，我们可以将Goroutine数量设置为CPU核心数。否则，我们需要根据需要设置Goroutine数量，以便合理地使用CPU资源。当Goroutine数量太多时，系统可能会出现上下文切换等问题，从而导致性能下降。

以上就是golang语言并发实现的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！