Go语言之Goroutine与信道异常处理

目录
  • 一、Goroutine
    • 1、启动一个 Goroutine
    • 2、Go 语言的GMP模型
  • 二、信道
    • 1、死锁
    • 2、单向信道
    • 3、for 循环信道
    • 4、缓冲信道
    • 5、WaitGroup
    • 6、Select
    • 7、Mutex
  • 三、异常处理

一、Goroutine

Go 协程可以看做成一个轻量级的线程,Go 协程相比于线程的优势:

Goroutine 的成本更低大小只有 2 kb 左右,线程有几个兆。

Goroutine 会复用线程,比如说:我有 100 个协程,但是都是共用的的 3 个线程。

Goroutine 之间通信是通过 channel 通信的。(Go 推崇的是信道通信,而不推崇用共享变量通信)

1、启动一个 Goroutine

func test() {
   fmt.Println("go go go")
}

func main() {
   fmt.Println("主线程开始")

   // go 关键字开启 Goroutine,一个 Goroutine只占2kb左右
   go test() // 一个 go 就是一个协程,多个就是多个协程,也可以for循环起多个协程
   go test()

   time.Sleep(1*time.Second)  // Go 语言中主线程不会等待Goroutine执行完成,要等待它结束需要自己处理
   fmt.Println("主线程结束")
}

// 输出:
主线程开始
go go go
go go go
主线程结束

2、Go 语言的GMP模型

G:就是我们开起的 Goroutine

  • 它们会被相对平均的放到 P 的队列中

M:M 可以当成操作系统真正的线程,但是实际上是用户态的线程(用户线程)

  • 虽然 M 执行 G,但是实际上,M 只是映射到操作系统的线程上执行的
  • 然后操作系统的调度器把真正的操作系统的线程调度到CPU上执行

P:Processor 1.5版本以后默认情况是 CPU 核数(可以当做CPU核数)

  • P 会和 M 做交互,真正执行的是 M 在执行 G ,只不过 P 是在做调度
  • 一旦某个 G 阻塞了,那么 P 就会把它调度成下一个 G,放到 M 里面去执行

用户线程操作系统线程:

Python 中,用户线程跟操作系统线程是 1:1 的对应关系

Go 语言中,用户线程和操作系统线程是 m:n 的关系

二、信道

信道(Channel)也就是 Go 协程之间的通信管道,一端发送一端接收。

func main() {
   // 1、定义 channel
   var c chan int

   // 2、管道的零值
   //———>空值为 nil 说明是引用类型,当做参数传递时,不需要取地址,改的就是原来的,需要初始化在使用
   fmt.Println(c)     // 输出:<nil>

   // 3、管道初始化
   c = make(chan int)
   go test(c)        // c 是引用类型直接传

   // 4、从信道中取值,信道默认不管放值还是取值,都是阻塞的
   count := <-c   // 阻塞
   fmt.Println(count)

   /*
   当程序执行 go test(c) 时就开了一个 Goroutine
   然后继续执行到 count := <-c 从信道取值,这时就阻塞住了
   它会等待 Goroutine 往信道中放值后才会取出值,才会继续执行 fmt.Println(count)
   */
}

func test(c chan int) {
   fmt.Println("GO GO GO")
   time.Sleep(1 * time.Second)
   // 5、往信道中放一个值,信道默认不管放值还是取值,都是阻塞的
   c <- 1 // 阻塞
}

// 输出:
<nil>
GO GO GO
1

1、死锁

Goroutine 给一个信道放值的时候,按理会有其他 Goroutine 来接收数据,没有的话就会形成死锁。

func main() {
    c := make(chan int)
    c <- 1
}

// 报错:应为没有其他 Goroutine 从 c 中取值

2、单向信道

显而易见就是只能读或者只能写的信道

方式一:

func WriteOnly(c chan<- int) {
   c <- 1
}

func main() {
   write := make(chan<- int)  // 只写信道
   go WriteOnly(write)
   fmt.Println(<-write)      // 报错   ——>只写信道往外取就报错
}

方式二:

func WriteOnly(c chan<- int) {
   c <- 1
   // <-c       // 报错
}

func main() {
   write := make(chan int)    // 定义一个可读可写信道
   go WriteOnly(write)        // 传到函数中就成了只写信道,在Goroutine中只负责写,不能往外读
   fmt.Println(<-write)     // 主协程读
}

3、for 循环信道

for 循环循环信道,如果不关闭,会报死锁,如果关闭了,放不进去,循环结束。

func producer(chnl chan int) {
   for i := 0; i < 10; i++ {
      chnl <- i   // i 放入信道
   }
   close(chnl)      // 关闭信道
}

func main() {
   ch := make(chan int)
   go producer(ch)
   // 循环获取信道内容
   for value := range ch {
      fmt.Println(value)
   }
}

/*
当 for 循环 range ch 的时候信道没有值,会阻塞等待 go producer(ch) 开起的 Goroutine 中放入值
当 Goroutine 中放入一个值,就会阻塞,那么 range ch 就会取出一个值,然后再次阻塞等待
直到 Goroutine 放入值完毕关闭信道,for 循环 range ch 也就结束循环了
*/

4、缓冲信道

在默认情况下信道是阻塞的,缓冲信道也就是说我信道里面可以缓冲一些东西,可以不阻塞了。

只有在缓冲已满的情况,才会阻塞信道

只有在缓冲为空的时候,才会阻塞主缓冲信道接收数据

func main() {
   // 指定的数字就是缓冲大小
   var c chan int = make(chan int, 3) // 无缓冲信道数字是0
   c <- 1
   c <- 2
   c <- 3
   c <- 4     // 缓冲满了,死锁

   <-c
   <-c
   <-c
   <-c          // 取空了,死锁

   fmt.Println(len(c))       // 长度:目前放了多少
   fmt.Println(cap(c))       // 容量:可以最多放多少
}

5、WaitGroup

等待所有 Goroutine 执行完成

func process1(i int, wg *sync.WaitGroup) {
   fmt.Println("started Goroutine ", i)
   time.Sleep(2 * time.Second)
   fmt.Printf("Goroutine %d ended\n", i)
   // 3、一旦有一个完成,减一
   wg.Done()
}

func main() {
   var wg sync.WaitGroup    // 没有初始化,值类型,当做参数传递,需要取地址

   for i := 0; i < 10; i++ {
      wg.Add(1)      // 1、启动一个 Goroutine,add 加 1
      go process1(i, &wg)     // 2、把wg传过去,因为要改它并且它是值类型需要取地址传过去
   }

   wg.Wait()  // 4、一直阻塞在这,直到调用了10个 Done,计数器减到零
}

6、Select

Select 语句用于在多个发送 / 接收信道操作中进行选择。

例如:我要去爬百度,我发送了三个请求去,可能有一些网络原因,或者其他原因,不一定谁先回来,Select 选择就是谁先回来我先用谁。

场景一:对性能极致的要求,我就可以选择一个最快的线路执行我最快的功能,就可以用Select来做

场景二:我去拿这个数据的时候,不是一直等在这里,而是我可以干一点别的事情,使用死循环 Select 的时候加上 default 去做其他事情。

// 模拟去服务器去取值
func server(ch chan string) {
   time.Sleep(3 * time.Second)
   ch <- "from server"
}

func main() {
   output1 := make(chan string)
   output2 := make(chan string)

   // 开起两个协程执行 server
   go server(output1)
   go server(output2)

   select {
   case s1 := <-output1:  // 阻塞,谁先回来就执行谁
      fmt.Println(s1, "output1")
   case s2 := <-output2:  // 阻塞,谁先回来就执行谁
      fmt.Println(s2, "output2")
   }
}

7、Mutex

使用锁的场景:多个 Goroutine 通过共享内存来实现数据通信,就会出现并发安全的问题,并发安全的问题就需要加锁。

临界区:当程序并发运行时修改共享资源的代码,也就同一块内存的变量的时候,这些修改的资源的代码就称为临界区。

如果在任意时刻只允许一个 Goroutine 访问临界区,那么就可以避免竞争条件,而使用 Mutex(锁) 可以实现

不加用锁的情况下:

var x = 0   //全局,各个 Goroutine 都可以拿到并且操作

func increment(wg *sync.WaitGroup) {
   x = x + 1
   wg.Done()
}

func main() {
   var w sync.WaitGroup
   for i := 0; i < 1000; i++ {
      w.Add(1)
      go increment(&w)
   }
   w.Wait()

   fmt.Println("最终的值:", x)
}

// 输出:理想情况下是1000,因为并发有安全的问题,所以数据乱了
最终的值: 978

加锁的情况:

var x = 0   //全局,各个 Goroutine 都可以拿到并且操作

func increment(wg *sync.WaitGroup, m *sync.Mutex) {
   m.Lock()    // 加锁
   x = x + 1 // 同一时间只能有一个 Goroutine 执行
   m.Unlock()  // 解锁
   wg.Done()
}
func main() {
   var w sync.WaitGroup
   var m sync.Mutex    // 因为是个值类型,函数传递需要传地址
   fmt.Println(m)     // 输出:{0 0} ——>值类型

   for i := 0; i < 1000; i++ {
      w.Add(1)
      go increment(&w, &m)
   }
   w.Wait()
   fmt.Println("最终的值:", x)
}

// 输出:
最终的值: 1000

使用信道来实现:

var x = 0

func increment(wg *sync.WaitGroup, ch chan bool) {
   ch <- true   // 缓冲信道放满了,就会阻塞。
   x = x + 1
   <-ch         // 执行完了就取出
   wg.Done()
}
func main() {
   var w sync.WaitGroup
   ch := make(chan bool, 1)   // 定义了一个有缓存大小为1的信道
   for i := 0; i < 1000; i++ {
      w.Add(1)
      go increment(&w, ch)
   }

   w.Wait()
   fmt.Println("最终的值:", x)
}

// 输出:
最终的值:1000

总结:不同 Goroutine 之间传递数据的方式:共享变量、信道。

如果是修改变量,倾向于用 Mutex

如果是 Goroutine 之间通信,倾向于用信道

三、异常处理

defer:延时执行,并且即便程序出现严重错误,也会执行

func main() {
 defer fmt.Println("我最后执行")
 defer fmt.Println("我倒数第三执行")
 fmt.Println("我先执行")

 var a []int
 fmt.Println(a[10])   // 报错

 fmt.Println("后执行") // 不会执行了
}

// 输出:
我先执行
我倒数第三执行
我最后执行
panic: runtime error: index out of range [10] with length 0
panic:主动抛出异常

recover:恢复程序,继续执行

func f1() {
   fmt.Println("f1 f1")
}

func f2() {
   defer func() {        // 这个匿名函数永远会执行

      //如果没有错误,执行 recover 会返回 nil,如果有错误执行 recover 会返回错误信息
      if error := recover(); error != nil {
         // 表示出错了,打印一下错误信息,程序恢复了,继续执行
         fmt.Println(error)
      }
      fmt.Println("我永远会执行,不管是否出错")
   }()

   fmt.Println("f2 f2")
   panic("主动抛出错误")
}

func f3() {
   fmt.Println("f3 f3")
}

func main() {
   //捕获异常,处理异常,让程序继续运行
   f1()
   f2()
   f3()
}

Go 语言异常捕获与 Python 异常捕获对比

Python:

try:
 可能会错误的代码
except Exception as e:
 print(e)
finally:
 无论是否出错,都会执行的代码

Go :

defer func() {
 if error:=recover();error!=nil{
  // 错误信息 error
  fmt.Println(error)
 }

 相当于finally,无论是否出错,都会执行的代码

}()

可能会错误的代码

到此这篇关于Go语言之Goroutine与信道异常处理的文章就介绍到这了,更多相关Go语言Goroutine与信道异常处理内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们!

时间: 2021-10-13

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