GO语言基础笔记（四）：并发编程基础

Goroutines

通道（Channel）

代码示例

Goroutines

定义与特点：
- Goroutines是Go语言中实现并发的基本单位。
- 它比传统的线程更轻量级，拥有更小的内存占用和更快的启动时间。
- 在Go程序中，您可以轻松地启动成千上万的Goroutines。
使用方法：
- 使用go关键字后跟一个函数调用，即可启动一个Goroutine。
- 例如：go myFunction()

package mainimport ("fmt""time"
)// 定义一个简单的函数
func printNumbers(prefix string) {for i := 1; i <= 5; i++ {fmt.Println(prefix, i)// 休眠一段时间，以模拟实际操作中的耗时time.Sleep(time.Millisecond * 500)}
}func main() {// 使用 go 关键字启动一个新的 Goroutinego printNumbers("Goroutine")// 主Goroutine也执行相同的函数printNumbers("Main")// 等待足够长的时间以确保Goroutine完成// 注意：这不是同步Goroutines的推荐方式// 后续课程将介绍更好的方法（如WaitGroup或Channel）time.Sleep(time.Second * 3)fmt.Println("主函数执行完毕")
}

函数定义：printNumbers函数接受一个字符串参数prefix，并打印出该前缀下的数值序列。
启动Goroutine：使用go关键字启动printNumbers函数作为一个新的Goroutine。这意味着printNumbers("Goroutine")将并行执行。
主Goroutine：主函数main本身也是一个Goroutine。在这里，它调用printNumbers("Main")，同样执行数值打印操作。
并行执行：您会看到，"Goroutine"和"Main"的输出是交替出现的，显示了两个Goroutine是同时运行的。
等待结束：使用time.Sleep暂时等待Goroutine完成。这是为了演示目的；实际应用中我们会使用更加精确的同步机制。

在实际应用中，我们通常不使用time.Sleep来等待Goroutines完成，而是使用像通道（Channels）或sync.WaitGroup这样的同步机制。
这个示例的目的是简单地展示Goroutines的并发执行。在后续课程中，我们将探讨更高级的同步技术和并发模式。

通道（Channel）

定义与作用：
- Channel是Go语言中的一种内置类型，用于在Goroutines之间安全地传递数据。
- 它可以帮助解决Goroutines之间的同步问题。
类型与使用：
- 有缓冲和无缓冲两种类型的Channel。
- 创建示例：ch := make(chan int)（无缓冲）或ch := make(chan int, 5)（有缓冲，容量为5）。
- 数据传递：使用<-操作符向Channel发送或接收数据。

package mainimport ("fmt""time"
)func main() {// 创建一个无缓冲的Channelch := make(chan string)// 启动一个Goroutine，发送数据到Channelgo func() {fmt.Println("Goroutine开始发送数据")ch <- "从Goroutine传来的消息"}()// 模拟延时，表示主Goroutine正在处理其他任务time.Sleep(2 * time.Second)// 从Channel接收数据message := <-chfmt.Println("接收到数据：", message)// 创建一个有缓冲的Channel，容量为2bufferedCh := make(chan int, 2)// 向有缓冲的Channel发送数据，不会立即阻塞bufferedCh <- 1bufferedCh <- 2// 从有缓冲的Channel接收数据fmt.Println("从有缓冲Channel接收数据：", <-bufferedCh)fmt.Println("从有缓冲Channel接收数据：", <-bufferedCh)
}

无缓冲Channel：ch := make(chan string)创建了一个无缓冲的Channel，用于传递字符串类型的数据。
发送数据到Channel：Goroutine中使用ch <- "从Goroutine传来的消息"向Channel发送数据。此时，如果没有接收者，发送操作会阻塞。
接收Channel数据：主Goroutine中使用message := <-ch接收数据。接收操作会阻塞直到有数据到达。
有缓冲Channel：bufferedCh := make(chan int, 2)创建了一个容量为2的有缓冲Channel。
向有缓冲Channel发送数据：发送操作在Channel未满时不会阻塞。
从有缓冲Channel接收数据：即使发送Goroutine已经结束，数据仍然可以从Channel中被接收。

无缓冲Channel在没有接收者时，发送操作会阻塞；有缓冲Channel则在缓冲区满时才会阻塞。
Channel的正确使用是并发编程中非常重要的部分，需要仔细处理发送和接收的同步问题。

代码示例

package mainimport ("fmt""math/rand""sync""time"
)// 数据处理函数
// 模拟接收一个整数，经过处理后发送到输出Channel
func processData(id int, data int, out chan<- string) {// 模拟数据处理耗时time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(500)) * time.Millisecond)result := fmt.Sprintf("Goroutine %d 处理结果：%d", id, data*2) // 假设处理是简单的乘以2out <- result
}func main() {// 初始化随机种子rand.Seed(time.Now().UnixNano())// 创建一个无缓冲的ChanneldataCh := make(chan string)// 使用WaitGroup等待所有Goroutines完成var wg sync.WaitGroup// 启动多个Goroutines进行数据处理const numGoroutines = 5 // Goroutines的数量for i := 0; i < numGoroutines; i++ {wg.Add(1)go func(id int) {defer wg.Done()data := rand.Intn(100) // 生成一个随机数作为数据processData(id, data, dataCh)}(i)}// 启动一个Goroutine用于接收所有处理结果go func() {wg.Wait()close(dataCh)}()// 从Channel中读取并打印每个Goroutine的处理结果for result := range dataCh {fmt.Println(result)}fmt.Println("所有Goroutine处理完成")
}

processData函数：每个Goroutine都会调用这个函数，它接收一个整数数据，处理后（这里简化为乘以2的操作），将结果发送到输出Channel。
启动多个Goroutines：循环中创建了多个Goroutines，每个都调用processData函数处理数据。
使用sync.WaitGroup：WaitGroup用于等待所有Goroutine完成其工作。每启动一个Goroutine，就调用wg.Add(1)，每个Goroutine完成时调用wg.Done()。
关闭Channel：在所有Goroutines完成后，关闭数据Channel。这是通过在另一个Goroutine中调用wg.Wait()和close(dataCh)实现的。
读取Channel数据：主Goroutine循环读取Channel中的数据，并打印结果。