一、goroutine簡介
goroutine是go語言中最為NB的設計，也是其魅力所在，goroutine的本質是協程，是實現並行計算的核心。goroutine使用方式非常的簡單，只需使用go關鍵字即可啟動一個協程，並且它是處於異步方式運行，你不需要等它運行完成以後在執行以後的代碼。
go func()//通過go關鍵字啟動一個協程來運行函數二、goroutine內部原理
概念介紹
在進行實現原理之前，了解下一些關鍵性術語的概念。
並發
一個cpu上能同時執行多項任務，在很短時間內，cpu來回切換任務執行(在某段很短時間內執行程序a，然後又迅速得切換到程序b去執行)，有時間上的重疊（宏觀上是同時的，微觀仍是順序執行）,這樣看起來多個任務像是同時執行，這就是並發。
並行
當系統有多個CPU時,每個CPU同一時刻都運行任務，互不搶占自己所在的CPU資源，同時進行，稱為並行。
進程
cpu在切換程序的時候，如果不保存上一個程序的狀態（也就是我們常說的context--上下文），直接切換下一個程序，就會丟失上一個程序的一系列狀態，於是引入了進程這個概念，用以劃分好程序運行時所需要的資源。因此進程就是一個程序運行時候的所需要的基本資源單位（也可以說是程序運行的一個實體）。
線程
cpu切換多個進程的時候，會花費不少的時間，因為切換進程需要切換到內核態，而每次調度需要內核態都需要讀取用戶態的數據，進程一旦多起來，cpu調度會消耗一大堆資源，因此引入了線程的概念，線程本身幾乎不占有資源，他們共享進程里的資源，內核調度起來不會那麼像進程切換那麼耗費資源。
協程
協程擁有自己的寄存器上下文和棧。協程調度切換時，將寄存器上下文和棧保存到其他地方，在切回來的時候，恢復先前保存的寄存器上下文和棧。因此，協程能保留上一次調用時的狀態（即所有局部狀態的一個特定組合），每次過程重入時，就相當於進入上一次調用的狀態，換種說法：進入上一次離開時所處邏輯流的位置。線程和進程的操作是由程序觸發系統接口，最後的執行者是系統；協程的操作執行者則是用戶自身程序，goroutine也是協程。
調度模型簡介
groutine能擁有強大的並發實現是通過GPM調度模型實現，下面就來解釋下goroutine的調度模型。
Go的調度器內部有四個重要的結構：M，P，S，Sched，如上圖所示（Sched未給出）
M:M代表內核級線程，一個M就是一個線程，goroutine就是跑在M之上的；M是一個很大的結構，裡面維護小對象內存cache（mcache）、當前執行的goroutine、隨機數發生器等等非常多的信息
G:代表一個goroutine，它有自己的棧，instruction pointer和其他信息（正在等待的channel等等），用於調度。
P:P全稱是Processor，處理器，它的主要用途就是用來執行goroutine的，所以它也維護了一個goroutine隊列，裡面存儲了所有需要它來執行的goroutine
Sched：代表調度器，它維護有存儲M和G的隊列以及調度器的一些狀態信息等。
調度實現
從上圖中看，有2個物理線程M，每一個M都擁有一個處理器P，每一個也都有一個正在運行的goroutine。
P的數量可以通過GOMAXPROCS()來設置，它其實也就代表了真正的並發度，即有多少個goroutine可以同時運行。
圖中灰色的那些goroutine並沒有運行，而是出於ready的就緒態，正在等待被調度。P維護著這個隊列（稱之為runqueue），
Go語言裡，啟動一個goroutine很容易：go function 就行，所以每有一個go語句被執行，runqueue隊列就在其末尾加入一個
goroutine，在下一個調度點，就從runqueue中取出（如何決定取哪個goroutine？）一個goroutine執行。
當一個OS線程M0陷入阻塞時（如下圖)，P轉而在運行M1，圖中的M1可能是正被創建，或者從線程緩存中取出。
當MO返回時，它必須嘗試取得一個P來運行goroutine，一般情況下，它會從其他的OS線程那裡拿一個P過來，
如果沒有拿到的話，它就把goroutine放在一個global runqueue里，然後自己睡眠（放入線程緩存里）。所有的P也會周期性的檢查global runqueue並運行其中的goroutine，否則global runqueue上的goroutine永遠無法執行。
另一種情況是P所分配的任務G很快就執行完了（分配不均），這就導致了這個處理器P很忙，但是其他的P還有任務，此時如果global runqueue沒有任務G了，那麼P不得不從其他的P里拿一些G來執行。一般來說，如果P從其他的P那裡要拿任務的話，一般就拿run queue的一半，這就確保了每個OS線程都能充分的使用，如下圖：
參考地址：http://morsmachine.dk/go-scheduler
三、使用goroutine
基本使用
設置goroutine運行的CPU數量，最新版本的go已經默認已經設置了。
num := runtime.NumCPU() //獲取主機的邏輯CPU個數
runtime.GOMAXPROCS(num) //設置可同時執行的最大CPU數使用示例
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func cal(a int , b int ) {
c := a+b
fmt.Printf("%d + %d = %d\n",a,b,c)
}
func main() {
for i :=0 ; i<10 ;i++{
go cal(i,i+1) //啟動10個goroutine 來計算
}
time.Sleep(time.Second * 2) // sleep作用是為了等待所有任務完成
}
//結果
//8 + 9 = 17
//9 + 10 = 19
//4 + 5 = 9
//5 + 6 = 11
//0 + 1 = 1
//1 + 2 = 3
//2 + 3 = 5
//3 + 4 = 7
//7 + 8 = 15
//6 + 7 = 13goroutine異常捕捉
當啟動多個goroutine時，如果其中一個goroutine異常了，並且我們並沒有對進行異常處理，那麼整個程序都會終止，所以我們在編寫程序時候最好每個goroutine所運行的函數都做異常處理，異常處理採用recover
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func addele(a []int ,i int) {
defer func() { //匿名函數捕獲錯誤
err := recover()
if err != nil {
fmt.Println("add ele fail")
}
}()
a[i]=i
fmt.Println(a)
}
func main() {
Arry := make([]int,4)
for i :=0 ; i<10 ;i++{
go addele(Arry,i)
}
time.Sleep(time.Second * 2)
}
//結果
add ele fail
[0 0 0 0]
[0 1 0 0]
[0 1 2 0]
[0 1 2 3]
add ele fail
add ele fail
add ele fail
add ele fail
add ele fail同步的goroutine
由於goroutine是異步執行的，那很有可能出現主程序退出時還有goroutine沒有執行完，此時goroutine也會跟著退出。此時如果想等到所有goroutine任務執行完畢才退出，go提供了sync包和channel來解決同步問題，當然如果你能預測每個goroutine執行的時間，你還可以通過time.Sleep方式等待所有的groutine執行完成以後在退出程序(如上面的列子)。
示例一：使用sync包同步goroutine
sync大致實現方式
WaitGroup 等待一組goroutinue執行完畢. 主程序調用 Add 添加等待的goroutinue數量. 每個goroutinue在執行結束時調用 Done ，此時等待隊列數量減1.，主程序通過Wait阻塞，直到等待隊列為0.
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
func cal(a int , b int ,n *sync.WaitGroup) {
c := a+b
fmt.Printf("%d + %d = %d\n",a,b,c)
defer n.Done() //goroutinue完成後, WaitGroup的計數-1
}
func main() {
var go_sync sync.WaitGroup //聲明一個WaitGroup變量
for i :=0 ; i<10 ;i++{
go_sync.Add(1) // WaitGroup的計數加1
go cal(i,i+1,&go_sync)
}
go_sync.Wait() //等待所有goroutine執行完畢
}
//結果
9 + 10 = 19
2 + 3 = 5
3 + 4 = 7
4 + 5 = 9
5 + 6 = 11
1 + 2 = 3
6 + 7 = 13
7 + 8 = 15
0 + 1 = 1
8 + 9 = 17示例二：通過channel實現goroutine之間的同步。
實現方式：通過channel能在多個groutine之間通訊，當一個goroutine完成時候向channel發送退出信號,等所有goroutine退出時候，利用for循環channe去channel中的信號，若取不到數據會阻塞原理，等待所有goroutine執行完畢，使用該方法有個前提是你已經知道了你啟動了多少個goroutine。
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func cal(a int , b int ,Exitchan chan bool) {
c := a+b
fmt.Printf("%d + %d = %d\n",a,b,c)
time.Sleep(time.Second*2)
Exitchan <- true
}
func main() {
Exitchan := make(chan bool,10) //聲明並分配管道內存
for i :=0 ; i<10 ;i++{
go cal(i,i+1,Exitchan)
}
for j :=0; j<10; j++{
<- Exitchan //取信號數據，如果取不到則會阻塞
}
close(Exitchan) // 關閉管道
}goroutine之間的通訊
goroutine本質上是協程，可以理解為不受內核調度，而受go調度器管理的線程。goroutine之間可以通過channel進行通信或者說是數據共享，當然你也可以使用全局變量來進行數據共享。
示例：使用channel模擬消費者和生產者模式
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
func Productor(mychan chan int,data int,wait *sync.WaitGroup) {
mychan <- data
fmt.Println("product data：",data)
wait.Done()
}
func Consumer(mychan chan int,wait *sync.WaitGroup) {
a := <- mychan
fmt.Println("consumer data：",a)
wait.Done()
}
func main() {
datachan := make(chan int, 100) //通訊數據管道
var wg sync.WaitGroup
for i := 0; i < 10; i++ {
go Productor(datachan, i,&wg) //生產數據
wg.Add(1)
}
for j := 0; j < 10; j++ {
go Consumer(datachan,&wg) //消費數據
wg.Add(1)
}
wg.Wait()
}
//結果
consumer data： 4
product data： 5
product data： 6
product data： 7
product data： 8
product data： 9
consumer data： 1
consumer data： 5
consumer data： 6
consumer data： 7
consumer data： 8
consumer data： 9
product data： 2
consumer data： 2
product data： 3
consumer data： 3
product data： 4
consumer data： 0
product data： 0
product data： 1四、channel
簡介
channel俗稱管道，用於數據傳遞或數據共享，其本質是一個先進先出的隊列，使用goroutine+channel進行數據通訊簡單高效，同時也線程安全，多個goroutine可同時修改一個channel，不需要加鎖。
channel可分為三種類型：
只讀channel：只能讀channel裡面數據，不可寫入
只寫channel：只能寫數據，不可讀
一般channel：可讀可寫
channel使用
定義和聲明
var readOnlyChan <-chan int // 只讀chan
var writeOnlyChan chan<- int // 只寫chan
var mychan chan int //讀寫channel
//定義完成以後需要make來分配內存空間，不然使用會deadlock
mychannel = make(chan int,10)
//或者
read_only := make (<-chan int,10)//定義只讀的channel
write_only := make (chan<- int,10)//定義只寫的channel
read_write := make (chan int,10)//可同時讀寫讀寫數據
需要注意的是：
- 管道如果未關閉，在讀取超時會則會引發deadlock異常
- 管道如果關閉進行寫入數據會pannic
- 當管道中沒有數據時候再行讀取或讀取到默認值，如int類型默認值是0
ch <- "wd" //寫數據
a := <- ch //讀取數據
a, ok := <-ch //優雅的讀取數據循環管道
需要注意的是：
- 使用range循環管道，如果管道未關閉會引發deadlock錯誤。
- 如果採用for死循環已經關閉的管道，當管道沒有數據時候，讀取的數據會是管道的默認值，並且循環不會退出。
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
mychannel := make(chan int,10)
for i := 0;i < 10;i++{
mychannel <- i
}
close(mychannel) //關閉管道
fmt.Println("data lenght: ",len(mychannel))
for v := range mychannel { //循環管道
fmt.Println(v)
}
fmt.Printf("data lenght: %d",len(mychannel))
}帶緩衝區channe和不帶緩衝區channel
帶緩衝區channel：定義聲明時候制定了緩衝區大小(長度)，可以保存多個數據。
不帶緩衝區channel：只能存一個數據，並且只有當該數據被取出時候才能存下一個數據。
ch := make(chan int) //不帶緩衝區
ch := make(chan int ,10) //帶緩衝區不帶緩衝區示例：
package main
import "fmt"
func test(c chan int) {
for i := 0; i < 10; i++ {
fmt.Println("send ", i)
c <- i
}
}
func main() {
ch := make(chan int)
go test(ch)
for j := 0; j < 10; j++ {
fmt.Println("get ", <-ch)
}
}
//結果：
send 0
send 1
get 0
get 1
send 2
send 3
get 2
get 3
send 4
send 5
get 4
get 5
send 6
send 7
get 6
get 7
send 8
send 9
get 8
get 9channel實現作業池
我們創建三個channel，一個channel用於接受任務，一個channel用於保持結果，還有個channel用於決定程序退出的時候。
package main
import (
"fmt"
)
func Task(taskch, resch chan int, exitch chan bool) {
defer func() { //異常處理
err := recover()
if err != nil {
fmt.Println("do task error：", err)
return
}
}()
for t := range taskch { // 處理任務
fmt.Println("do task :", t)
resch <- t //
}
exitch <- true //處理完髮送退出信號
}
func main() {
taskch := make(chan int, 20) //任務管道
resch := make(chan int, 20) //結果管道
exitch := make(chan bool, 5) //退出管道
go func() {
for i := 0; i < 10; i++ {
taskch <- i
}
close(taskch)
}()
for i := 0; i < 5; i++ { //啟動5個goroutine做任務
go Task(taskch, resch, exitch)
}
go func() { //等5個goroutine結束
for i := 0; i < 5; i++ {
<-exitch
}
close(resch) //任務處理完成關閉結果管道，不然range報錯
close(exitch) //關閉退出管道
}()
for res := range resch{ //列印結果
fmt.Println("task res：",res)
}
}只讀channel和只寫channel
一般定義只讀和只寫的管道意義不大，更多時候我們可以在參數傳遞時候指明管道可讀還是可寫，即使當前管道是可讀寫的。
package main
import (
"fmt"
"time"
)
//只能向chan里寫數據
func send(c chan<- int) {
for i := 0; i < 10; i++ {
c <- i
}
}
//只能取channel中的數據
func get(c <-chan int) {
for i := range c {
fmt.Println(i)
}
}
func main() {
c := make(chan int)
go send(c)
go get(c)
time.Sleep(time.Second*1)
}
//結果
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9select-case實現非阻塞channel
原理通過select+case加入一組管道，當滿足（這裡說的滿足意思是有數據可讀或者可寫)select中的某個case時候，那麼該case返回，若都不滿足case，則走default分支。
package main
import (
"fmt"
)
func send(c chan int) {
for i :=1 ; i<10 ;i++ {
c <-i
fmt.Println("send data : ",i)
}
}
func main() {
resch := make(chan int,20)
strch := make(chan string,10)
go send(resch)
strch <- "wd"
select {
case a := <-resch:
fmt.Println("get data : ", a)
case b := <-strch:
fmt.Println("get data : ", b)
default:
fmt.Println("no channel actvie")
}
}
//結果：get data : wdchannel頻率控制
在對channel進行讀寫的時，go還提供了非常人性化的操作，那就是對讀寫的頻率控制，通過time.Ticke實現
示例：
package main
import (
"time"
"fmt"
)
func main(){
requests:= make(chan int ,5)
for i:=1;i<5;i++{
requests<-i
}
close(requests)
limiter := time.Tick(time.Second*1)
for req:=range requests{
<-limiter
fmt.Println("requets",req,time.Now()) //執行到這裡，需要隔1秒才繼續往下執行，time.Tick(timer)上面已定義
}
}
//結果：
requets 1 2018-07-06 10:17:35.98056403 +0800 CST m=+1.004248763
requets 2 2018-07-06 10:17:36.978123472 +0800 CST m=+2.001798205
requets 3 2018-07-06 10:17:37.980869517 +0800 CST m=+3.004544250
requets 4 2018-07-06 10:17:38.976868836 +0800 CST m=+4.000533569