Go语言并发通信
通过上一节《Go语言goroutine》的学习,关键字 go 的引入使得在Go语言中并发编程变得简单而优雅,但我们同时也应该意识到并发编程的原生复杂性,并时刻对并发中容易出现的问题保持警惕。
事实上,不管是什么平台,什么编程语言,不管在哪,并发都是一个大话题。并发编程的难度在于协调,而协调就要通过交流,从这个角度看来,并发单元间的通信是最大的问题。
在工程上,有两种最常见的并发通信模型:共享数据和消息。
共享数据是指多个并发单元分别保持对同一个数据的引用,实现对该数据的共享。被共享的数据可能有多种形式,比如内存数据块、磁盘文件、网络数据等。在实际工程应用中最常见的无疑是内存了,也就是常说的共享内存。
先看看我们在C语言中通常是怎么处理线程间数据共享的,代码如下所示。
在 main 函数中,使用 for 循环来不断检查 counter 的值(同样需要加锁)。当其值达到 10 时,说明所有 goroutine 都执行完毕了,这时主函数返回,程序退出。
事情好像开始变得糟糕了。实现一个如此简单的功能,却写出如此臃肿而且难以理解的代码。想象一下,在一个大的系统中具有无数的锁、无数的共享变量、无数的业务逻辑与错误处理分支,那将是一场噩梦。这噩梦就是众多 C/C++ 开发者正在经历的,其实 Java 和 C# 开发者也好不到哪里去。
Go语言既然以并发编程作为语言的最核心优势,当然不至于将这样的问题用这么无奈的方式来解决。Go语言提供的是另一种通信模型,即以消息机制而非共享内存作为通信方式。
消息机制认为每个并发单元是自包含的、独立的个体,并且都有自己的变量,但在不同并发单元间这些变量不共享。每个并发单元的输入和输出只有一种,那就是消息。这有点类似于进程的概念,每个进程不会被其他进程打扰,它只做好自己的工作就可以了。不同进程间靠消息来通信,它们不会共享内存。
Go语言提供的消息通信机制被称为 channel,关于 channel 的介绍将在后续的学习中为大家讲解。
事实上,不管是什么平台,什么编程语言,不管在哪,并发都是一个大话题。并发编程的难度在于协调,而协调就要通过交流,从这个角度看来,并发单元间的通信是最大的问题。
在工程上,有两种最常见的并发通信模型:共享数据和消息。
共享数据是指多个并发单元分别保持对同一个数据的引用,实现对该数据的共享。被共享的数据可能有多种形式,比如内存数据块、磁盘文件、网络数据等。在实际工程应用中最常见的无疑是内存了,也就是常说的共享内存。
先看看我们在C语言中通常是怎么处理线程间数据共享的,代码如下所示。
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> void *count(); pthread_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; int counter = 0; int main() { int rc1, rc2; pthread_t thread1, thread2; /* 创建线程,每个线程独立执行函数functionC */ if((rc1 = pthread_create(&thread1, NULL, &count, NULL))) { printf("Thread creation failed: %d\n", rc1); } if((rc2 = pthread_create(&thread2, NULL, &count, NULL))) { printf("Thread creation failed: %d\n", rc2); } /* 等待所有线程执行完毕 */ pthread_join( thread1, NULL); pthread_join( thread2, NULL); exit(0); } void *count() { pthread_mutex_lock( &mutex1 ); counter++; printf("Counter value: %d\n",counter); pthread_mutex_unlock( &mutex1 ); }现在我们尝试将这段C语言代码直接翻译为Go语言代码,代码如下所示。
package main import ( "fmt" "runtime" "sync" ) var counter int = 0 func Count(lock *sync.Mutex) { lock.Lock() counter++ fmt.Println(counter) lock.Unlock() } func main() { lock := &sync.Mutex{} for i := 0; i < 10; i++ { go Count(lock) } for { lock.Lock() c := counter lock.Unlock() runtime.Gosched() if c >= 10 { break } } }在上面的例子中,我们在 10 个 goroutine 中共享了变量 counter。每个 goroutine 执行完成后,会将 counter 的值加 1。因为 10 个 goroutine 是并发执行的,所以我们还引入了锁,也就是代码中的 lock 变量。每次对 n 的操作,都要先将锁锁住,操作完成后,再将锁打开。
在 main 函数中,使用 for 循环来不断检查 counter 的值(同样需要加锁)。当其值达到 10 时,说明所有 goroutine 都执行完毕了,这时主函数返回,程序退出。
事情好像开始变得糟糕了。实现一个如此简单的功能,却写出如此臃肿而且难以理解的代码。想象一下,在一个大的系统中具有无数的锁、无数的共享变量、无数的业务逻辑与错误处理分支,那将是一场噩梦。这噩梦就是众多 C/C++ 开发者正在经历的,其实 Java 和 C# 开发者也好不到哪里去。
Go语言既然以并发编程作为语言的最核心优势,当然不至于将这样的问题用这么无奈的方式来解决。Go语言提供的是另一种通信模型,即以消息机制而非共享内存作为通信方式。
消息机制认为每个并发单元是自包含的、独立的个体,并且都有自己的变量,但在不同并发单元间这些变量不共享。每个并发单元的输入和输出只有一种,那就是消息。这有点类似于进程的概念,每个进程不会被其他进程打扰,它只做好自己的工作就可以了。不同进程间靠消息来通信,它们不会共享内存。
Go语言提供的消息通信机制被称为 channel,关于 channel 的介绍将在后续的学习中为大家讲解。
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