golang笔记——并发

　　go语言中的main函数也是运行在一个单独的goroutine中的，一般称为 main goroutine，main函数结束时，会打断其它 goroutine 的执行，但是其它 goroutine 不会打断其它的 goroutine 的执行，除非是通过通信让对方自行中止。

　　先来看一个最简单的并发例子，一个时间服务器：（偏题了，不应该使用这个例子，应该突出重点，这个例子可以放到tcp那节）

func main() {
    listener, err := net.Listen("tcp", "localhost:8000")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }   
    for {
        conn, err := listener.Accept()
        if err != nil {
            log.Print(err)
            continue
        }   
        go handleConn(conn)
    }   
}

func handleConn(c net.Conn) {
    defer c.Close()
    for {
        _, err := io.WriteString(c, time.Now().Format("2006/01/02 15:04:05
"))
        if err != nil {
            return
        }   
        time.Sleep(1 * time.Second)
    }   
}

　　从这个例子可以看出，使用go开启一个tcp服务非常简洁，此外从该例子中，我们可以顺便了解一下go中格式化日期和时间的方式是非常奇葩的，格式化模板限定为Mon Jan 2 03:04:05PM 2006 UTC-0700，可以这样记：1月2日下午3点4分5秒(200)6年UTC-0700。

　　可以用 nc 或 telnet 来连接这个tcp服务进行测试， 也可以使用go实现一个简单的客户端：

func main() {
    conn, err := net.Dial("tcp", "localhost:8000")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    defer conn.Close()
    mustCopy(os.Stdout, conn)
}

func mustCopy(dst io.Writer, src io.Reader) {
    if _, err := io.Copy(dst, src); err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
}

goroutine是通过 channel 来通信的， 包括发送和接收两种操作。可以通过 make 来声明一个channel 如 ch = make(chan int)，和 map 类似，channel 也只是对应底层数据结构的引用，所以发送方和接收方都将引用同一份对象，channel是引用类型，所以它的零值是 nil。channel 使用的操作符是 <- ，发送操作是指将数据发送到 channel，接收是指从 channel中接收。channel类似于一般的io系统，可以通过 close(ch) 来关闭一个 channel，关闭后，将不能进行发送操作，但可以接收之前未接收完的数据，如果没有数据可接收，则接收到一个nil。

通过 make(chan int) 这种方式创建的 channel 称之为无缓存channel，表示 channel的容量是0，如果要声明一个有缓存的channel，可以使用 make(chan int, 100) ，第二个参数表示初始化时的channel容量大小。

一个基于无缓存Channels的发送操作将导致发送者goroutine阻塞，直到另一个goroutine在相同的Channels上执行接收操作，当发送的值通过Channels成功传输之后，两个goroutine可以继续执行后面的语句。反之，如果接收操作先发生，那么接收者goroutine也将阻塞，直到有另一个goroutine在相同的Channels上执行发送操作。

简单的说，就是使用无缓存channel时，一旦通信发起，必须要等到通信完成才可以继续执行，否则将阻塞等待。这也就意味着，无缓存channel在通信时，会强制进行一次同步操作，所以无缓存channel也称之为同步channel

下面是一个串联channel的例子：

func main() {
    ch1 := make(chan int)
    ch2 := make(chan int)

    go func() {
        for x := 1; x <= 10; x++ {
            ch1 <- x
        }   
        close(ch1)
    }() 

    go func() {
        for x := range ch1 {
            ch2 <- x * x 
        }   
        close(ch2)
    }() 

    for x := range ch2 {
        fmt.Println(x)
    }   
}

不管一个channel是否被关闭，当它没有被引用时将会被Go语言的垃圾自动回收器回收。（不要将关闭一个打开文件的操作和关闭一个channel操作混淆。对于每个打开的文件，都需要在不使用的使用调用对应的Close方法来关闭文件。）试图重复关闭一个channel或者关闭一个nil值的channel都将导致panic异常，此外关闭一个channels还会触发一个广播机制。

因为关闭操作只用于断言不再向channel发送新的数据，所以只有在发送者所在的goroutine才会调用close函数，因此对一个只接收的channel调用close将是一个编译错误。

单方向channel，只发送或只接收，功能明确。类型chan<- int表示一个只发送int的channel，只能发送不能接收。相反，类型<-chan int表示一个只接收int的channel，只能接收不能发送。（箭头<-和关键字chan的相对位置表明了channel的方向。）这种限制将在编译期检测。

func counter(out chan<- int) {
    for x := 0; x < 100; x++ {
        out <- x
    }
    close(out)
}

func squarer(out chan<- int, in <-chan int) {
    for v := range in {
        out <- v * v
    }
    close(out)
}

func printer(in <-chan int) {
    for v := range in {
        fmt.Println(v)
    }
}

func main() {
    naturals := make(chan int)
    squares := make(chan int)
    go counter(naturals)
    go squarer(squares, naturals)
    printer(squares)
}

带缓存的 channel，内部持有一个元素队列。队列的最大容量是在调用make函数创建channel时通过第二个参数指定的。向缓存Channel的发送操作就是向内部缓存队列的尾部插入原因，接收操作则是从队列的头部删除元素。如果内部缓存队列是满的，那么发送操作将阻塞直到因另一个goroutine执行接收操作而释放了新的队列空间。相反，如果channel是空的，接收操作将阻塞直到有另一个goroutine执行发送操作而向队列插入元素。

内置的 cap 函数可以查看某个 channel 的容量，len 函数可以查看某个 channel 的当前缓存队列中有效元素的个数。

 

如果我们使用了无缓存的channel，那么两个慢的goroutines将会因为没有人接收而被永远卡住。这种情况，称为goroutines泄漏，这将是一个BUG。和垃圾变量不同，泄漏的goroutines并不会被自动回收，因此确保每个不再需要的goroutine能正常退出是重要的。

关于无缓存或带缓存channels之间的选择，或者是带缓存channels的容量大小的选择，都可能影响程序的正确性。无缓存channel更强地保证了每个发送操作与相应的同步接收操作；但是对于带缓存channel，这些操作是解耦的。同样，即使我们知道将要发送到一个channel的信息的数量上限，创建一个对应容量大小带缓存channel也是不现实的，因为这要求在执行任何接收操作之前缓存所有已经发送的值。如果未能分配足够的缓冲将导致程序死锁。

 

如果生产线的前期阶段一直快于后续阶段，那么它们之间的缓存在大部分时间都将是满的。相反，如果后续阶段比前期阶段更快，那么它们之间的缓存在大部分时间都将是空的。对于这类场景，额外的缓存并没有带来任何好处。

 

我的理解是，当通信双方的工作效率接近时，缓存才有意义，如果一方处理过快，而另一方过慢，则效率由短板决定，缓存并不能起到提升效率的作用。