Go語(yǔ)言中g(shù)oroutine怎么創(chuàng)建

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goroutine是Go語(yǔ)言中的輕量級(jí)線程實(shí)現(xiàn)，是建立在線程之上的輕量級(jí)的抽象，由Go運(yùn)行時(shí)（runtime）管理。goroutine允許我們以非常低的代價(jià)在同一個(gè)地址空間中并行地執(zhí)行多個(gè)函數(shù)或者方法；相比于線程，它的創(chuàng)建和銷毀的代價(jià)要小很多，并且它的調(diào)度是獨(dú)立于線程的。

在編寫 Socket 網(wǎng)絡(luò)程序時(shí)，需要提前準(zhǔn)備一個(gè)線程池為每一個(gè) Socket 的收發(fā)包分配一個(gè)線程。開發(fā)人員需要在線程數(shù)量和 CPU 數(shù)量間建立一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，以保證每個(gè)任務(wù)能及時(shí)地被分配到 CPU 上進(jìn)行處理，同時(shí)避免多個(gè)任務(wù)頻繁地在線程間切換執(zhí)行而損失效率。

雖然，線程池為邏輯編寫者提供了線程分配的抽象機(jī)制。但是，如果面對(duì)隨時(shí)隨地可能發(fā)生的并發(fā)和線程處理需求，線程池就不是非常直觀和方便了。能否有一種機(jī)制：使用者分配足夠多的任務(wù)，系統(tǒng)能自動(dòng)幫助使用者把任務(wù)分配到 CPU 上，讓這些任務(wù)盡量并發(fā)運(yùn)作。這種機(jī)制在 Go語(yǔ)言中被稱為 goroutine。

goroutine 是 Go語(yǔ)言中的輕量級(jí)線程實(shí)現(xiàn)，由 Go 運(yùn)行時(shí)（runtime）管理。Go 程序會(huì)智能地將 goroutine 中的任務(wù)合理地分配給每個(gè) CPU。

Goroutine是建立在線程之上的輕量級(jí)的抽象。它允許我們以非常低的代價(jià)在同一個(gè)地址空間中并行地執(zhí)行多個(gè)函數(shù)或者方法。相比于線程，它的創(chuàng)建和銷毀的代價(jià)要小很多，并且它的調(diào)度是獨(dú)立于線程的。

Go 程序從 main 包的 main() 函數(shù)開始，在程序啟動(dòng)時(shí)，Go 程序就會(huì)為 main() 函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)默認(rèn)的 goroutine。

使用普通函數(shù)創(chuàng)建 goroutine

Go 程序中使用 go 關(guān)鍵字為一個(gè)函數(shù)創(chuàng)建一個(gè) goroutine。一個(gè)函數(shù)可以被創(chuàng)建多個(gè) goroutine，一個(gè) goroutine 必定對(duì)應(yīng)一個(gè)函數(shù)。

1) 格式

為一個(gè)普通函數(shù)創(chuàng)建 goroutine 的寫法如下：

go 函數(shù)名( 參數(shù)列表 )

• 函數(shù)名：要調(diào)用的函數(shù)名。

• 參數(shù)列表：調(diào)用函數(shù)需要傳入的參數(shù)。

使用 go 關(guān)鍵字創(chuàng)建 goroutine 時(shí)，被調(diào)用函數(shù)的返回值會(huì)被忽略。

如果需要在 goroutine 中返回?cái)?shù)據(jù)，請(qǐng)使用后面介紹的通道（channel）特性，通過(guò)通道把數(shù)據(jù)從 goroutine 中作為返回值傳出。

2) 例子

使用 go 關(guān)鍵字，將 running() 函數(shù)并發(fā)執(zhí)行，每隔一秒打印一次計(jì)數(shù)器，而 main 的 goroutine 則等待用戶輸入，兩個(gè)行為可以同時(shí)進(jìn)行。請(qǐng)參考下面代碼：

package main
import (
    "fmt"
    "time"
)
func running() {
    var times int
    // 構(gòu)建一個(gè)無(wú)限循環(huán)
    for {
        times++
        fmt.Println("tick", times)
        // 延時(shí)1秒
        time.Sleep(time.Second)
    }
}
func main() {
    // 并發(fā)執(zhí)行程序
    go running()
    // 接受命令行輸入, 不做任何事情
    var input string
    fmt.Scanln(&input)
}

命令行輸出如下：

代碼執(zhí)行后，命令行會(huì)不斷地輸出 tick，同時(shí)可以使用 fmt.Scanln() 接受用戶輸入。兩個(gè)環(huán)節(jié)可以同時(shí)進(jìn)行。

代碼說(shuō)明如下：

• 第 12 行，使用 for 形成一個(gè)無(wú)限循環(huán)。

• 第 13 行，times 變量在循環(huán)中不斷自增。

• 第 14 行，輸出 times 變量的值。

• 第 17 行，使用 time.Sleep 暫停 1 秒后繼續(xù)循環(huán)。

• 第 25 行，使用 go 關(guān)鍵字讓 running() 函數(shù)并發(fā)運(yùn)行。

• 第 29 行，接受用戶輸入，直到按 Enter 鍵時(shí)將輸入的內(nèi)容寫入 input 變量中并返回，整個(gè)程序終止。

這段代碼的執(zhí)行順序如下圖所示。

圖：并發(fā)運(yùn)行圖

這個(gè)例子中，Go 程序在啟動(dòng)時(shí)，運(yùn)行時(shí)（runtime）會(huì)默認(rèn)為 main() 函數(shù)創(chuàng)建一個(gè) goroutine。在 main() 函數(shù)的 goroutine 中執(zhí)行到 go running 語(yǔ)句時(shí)，歸屬于 running() 函數(shù)的 goroutine 被創(chuàng)建，running() 函數(shù)開始在自己的 goroutine 中執(zhí)行。此時(shí)，main() 繼續(xù)執(zhí)行，兩個(gè) goroutine 通過(guò) Go 程序的調(diào)度機(jī)制同時(shí)運(yùn)作。

使用匿名函數(shù)創(chuàng)建goroutine

go 關(guān)鍵字后也可以為匿名函數(shù)或閉包啟動(dòng) goroutine。

1) 使用匿名函數(shù)創(chuàng)建goroutine的格式

使用匿名函數(shù)或閉包創(chuàng)建 goroutine 時(shí)，除了將函數(shù)定義部分寫在 go 的后面之外，還需要加上匿名函數(shù)的調(diào)用參數(shù)，格式如下：

go func( 參數(shù)列表 ){
    函數(shù)體
}( 調(diào)用參數(shù)列表 )

其中：

• 參數(shù)列表：函數(shù)體內(nèi)的參數(shù)變量列表。

• 函數(shù)體：匿名函數(shù)的代碼。

• 調(diào)用參數(shù)列表：?jiǎn)?dòng) goroutine 時(shí)，需要向匿名函數(shù)傳遞的調(diào)用參數(shù)。

2) 使用匿名函數(shù)創(chuàng)建goroutine的例子

在 main() 函數(shù)中創(chuàng)建一個(gè)匿名函數(shù)并為匿名函數(shù)啟動(dòng) goroutine。匿名函數(shù)沒有參數(shù)。代碼將并行執(zhí)行定時(shí)打印計(jì)數(shù)的效果。參見下面的代碼：

package main
import (
    "fmt"
    "time"
)
func main() {
    go func() {
        var times int
        for {
            times++
            fmt.Println("tick", times)
            time.Sleep(time.Second)
        }
    }()
    var input string
    fmt.Scanln(&input)
}

代碼說(shuō)明如下：

• 第 10 行，go 后面接匿名函數(shù)啟動(dòng) goroutine。

• 第 12～19 行的邏輯與前面程序的 running() 函數(shù)一致。

• 第 21 行的括號(hào)的功能是調(diào)用匿名函數(shù)的參數(shù)列表。由于第 10 行的匿名函數(shù)沒有參數(shù)，因此第 21 行的參數(shù)列表也是空的。

擴(kuò)展知識(shí)：Goroutine與線程的區(qū)別

許多人認(rèn)為goroutine比線程運(yùn)行得更快，這是一個(gè)誤解。Goroutine并不會(huì)更快，它只是增加了更多的并發(fā)性。當(dāng)一個(gè)goroutine被阻塞（比如等待IO），golang的scheduler會(huì)調(diào)度其他可以執(zhí)行的goroutine運(yùn)行。與線程相比，它有以下的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

內(nèi)存消耗更少：

Goroutine所需要的內(nèi)存通常只有2kb，而線程則需要1Mb（500倍）

創(chuàng)建與銷毀的開銷更?。?/strong>

由于線程創(chuàng)建時(shí)需要向操作系統(tǒng)申請(qǐng)資源，并且在銷毀時(shí)將資源歸還，因此它的創(chuàng)建和銷毀的開銷比較大。相比之下，goroutine的創(chuàng)建和銷毀是由go語(yǔ)言在運(yùn)行時(shí)自己管理的，因此開銷更低。

切換開銷更?。?/strong>

只是goroutine之于線程的主要區(qū)別，也是golang能夠?qū)崿F(xiàn)高并發(fā)的主要原因。線程的調(diào)度方式是搶占式的，如果一個(gè)線程的執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了分配給它的時(shí)間片，就會(huì)被其他可執(zhí)行的線程搶占。在線程切換的過(guò)程中需要保存/恢復(fù)所有的寄存器信息，比如16個(gè)通用寄存器，PC（Program Counter）、SP（Stack Pointer）段寄存器等等。而goroutine的調(diào)度是協(xié)同式的，它不會(huì)直接地與操作系統(tǒng)內(nèi)核打交道。當(dāng)goroutine進(jìn)行切換的時(shí)候，之后很少量的寄存器需要保存和恢復(fù)（PC和SP）。因此goroutine的切換效率更高。

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