golang协程应用场景（golang的两把利器协程和管道）

golang的协程相信大家都不陌生，在golang中的使用也很简单，只要加上一个关键字go即可，虽然说大家都知道，但是真的在实际使用中又遇到这样那样的问题，坑其实还是挺多的。而网上很多文章和教程，要么就是讲的太简单，给你简单介绍一下协程和管道的使用，点到为止，要么就上来给你撸GPM模型，看的人一脸懵逼，所以我以实际使用过程中遇到的问题这个角度出发,可能会分多篇总结一下golang的协程相关的知识点，希望对你有用，如果觉得还不错，记得点个赞，点个关注。

我们先看下列程序

func main() { res := make(map[int]int) for i := 0; i < 100; i { go handleMap(res) } time.Sleep(time.Second * 1) } func handleMap(res map[int]int) { for i := 0; i < 200; i { res[i] = i * i } } 复制代码

• 因为map类型作为参数是直接以引用的方式传递的，所以handleMap函数不需要返回值，直接操作参数res即可
• handleMap的作用就是不断的给map赋值
• 因为执行handleMap的时候是开启协程的，所以是多个程序并发的去对res(map类型写入)，所以上述程序是会报错的，输出结果如下
• 程序下方加上time.Sleep(time.Second * 1)的原因是因为主程序(main)执行完毕退出，但是协程还没执行完毕会被直接关闭。

fatal error: concurrent map writes goroutine 48 [running]: runtime.throw(0x100f814d1, 0x15) /opt/homebrew/Cellar/go@1.16/1.16.13/libexec/src/runtime/panic.go:1117 0x54 fp=0x14000145f50 sp=0x14000145f20 pc=0x100f16f34 runtime.mapassign_fast64(0x100faeae0, 0x14000106180, 0x1f, 0x14000072200) /opt/homebrew/Cellar/go@1.16/1.16.13/libexec/src/runtime/map_fast64.go:176 0x2f8 fp=0x14000145f90 sp=0x14000145f50 pc=0x100ef7188 main.handleMap(0x14000106180) /Users/test/Sites/beikego/test/rountine.go:22 0x44 fp=0x14000145fd0 sp=0x14000145f90 pc=0x100f7e644 runtime.goexit() 复制代码

如果有并发问题，我们最容易想到的一个办法就是加锁

func main() { res := make(map[int]int) for i := 0; i < 100000; i { go handleMap(res) } time.Sleep(time.Second * 1) lock.Lock() //因为对map的读取的时候有可能还在写入，所以这里也需要加锁 for _, item := range res { fmt.Println(item) } lock.Unlock() } func handleMap(res map[int]int) { lock.Lock() //每一个协程过来请求都先加锁 for i := 0; i < 2000; i { res[i] = i * i } lock.Unlock() //处理完map之后释放锁 } 复制代码

上面过程我画了一张图，具体哪里为什么加锁都有说明

• 上述例子虽然开启了100000个协程，但是在每个协程处理map的时候加上了一个lock，处理完毕才释放，所以各个协程对map的操作是隔离开的。
• 在读取map的时候加锁的原因，是因为sleep 1s之后，有可能map还在写入，边读边写当然会有并发问题 上述方式虽然解决了并发问题，但是也存在一定的问题。主要是需要sleep，而且sleep多长时间没法确定 所以这里引入咱们的解决方式2，管道

channel本质就是一个数据结构，队列。既然是队列，当然有着先进先出的原则,而且是能保证线程安全的,多个gorountine访问不需要加锁。

当然如果你还没有接触过管道，可以提前找些资料了解一下，下面是一个管道的简单示意图

管道(channel)在使用的过程中有很多需要注意的点，我在这里列一下

var intChan chan int intChan <- 1 fmt.Println(<-intChan) //返回信息 fatal error: all goroutines are asleep - deadlock! goroutine 1 [chan send (nil chan)]: 复制代码

为什么需要make，指定长度也很好理解，管道的本质是队列,队列当然是需要指定长度的

intChan := make(chan int, 1) //长度为1 intChan <- 1 intChan <- 2 //这里会报错 fmt.Println(<-intChan) //返回结果 fatal error: all goroutines are asleep - deadlock! goroutine 1 [chan send]: 复制代码

intChan := make(chan int, 1) fmt.Println(<-intChan) //此时管道里面还没有任何内容 //返回结果 fatal error: all goroutines are asleep - deadlock! goroutine 1 [chan receive]: 复制代码

type Person struct { Name string } func main(){ personChan := make(chan interface{}, 10) personChan <- Person{Name: "小饭"} //写入结构体类型 personChan <- 1 //写入int类型 personChan <- "test_string" //写入string类型 fmt.Println(<-personChan, <-personChan, <-personChan) } //返回结果 {小饭} 1 test_string 复制代码

上面例子我们可以看到，如果管道定义为interface类型，任何类型的数据都是可以写入并且正常取出的，但是我们写入结构体类型之后，如果想取出结构体的具体属性，则需要断言

type Person struct { Name string } func main() { personChan := make(chan interface{}, 10) personChan <- Person{Name: "小饭"} person := <-personChan //取出结构体之后，此时还不知道是什么类型，所以没法直接取属性，因为定义的是interface per := person.(Person) //对取出结果进行断言 fmt.Println(per.Name) } //返回结果 小饭 复制代码

personChan := make(chan int, 10) personChan <- 1 personChan <- 2 personChan <- 3 close(personChan) //关闭之后管道不能写入任何数据，否则就会报 panic: send on closed channel for item := range personChan { //在for range循环管道之前必须关闭管道，否则会报 fatal error: all goroutines are asleep - deadlock! fmt.Println(item) } 复制代码

• 其实为什么循环之前需要关闭管道，很好理解，因为for rang循环可以简单理解为一个死循环，当管道数据读取完了之后会继续读取，类似于读取一个空管道，当然会报错
• 管道关闭之后不能写入更好理解，一个对象销毁了还能去赋值么？一样的道理

这个很好理解，我就不用代码演示了，因为每次从管道中取一个数据，len(chan)是变化的，所以这么取数据肯定是有问题的。换句话说也就是不要随便用len(chan),坑很多

我们前面抛出的问题是，开启协程操作map会引发并发问题，现在我们看看怎么用管道解决他

• 注意这里用到了两个管道，管道chan map是用于map的读写用的，exitChan是用于告诉main函数可以退出用的
• 首先开启一个writeMap的协程，把map数据都写入到管道(chan map)中，需要注意的是数据写完之后需要把协程关闭掉
• 在开启一个readMap的协程，把管道中(chan map)数据一个一个的读出来.
• 当readMap把数据全部读取完成中后，给main函数发送一个信号(也就是往exitChan中写一条数据)
• main函数监听exitChan，收到数据直接退出即可。

var chanMap chan map[int]int var exitChan chan int func main() { size := 50000 chanMap := make(chan map[int]int, size) exitChan := make(chan int, 1) go WriteMap(chanMap, size) //开启写map协程 go ReadMap(chanMap, exitChan) //开启读map协程 for { exit := <-exitChan //监听exitChan 收到信号直接return即可 if exit != 0 { return } } } //写map数据 func WriteMap(chanMap chan map[int]int, size int) { for i := 1; i <= size; i { temp := make(map[int]int, 1) temp[i] = i chanMap <- temp fmt.Println("写入数据：", temp) } close(chanMap) //注意数据写完需要关闭管道 } //读map数据 func ReadMap(chanMap chan map[int]int, exitChan chan int) { for { val, ok := <-chanMap if !ok { break } fmt.Println("读取到：", val) } exitChan <- 1 //数据读取完毕通知main函数可退出 } 复制代码

咱们用协程的目的就是想提高程序的运行效率，管道可以简单理解为是协助协程一起使用的，但是效率到底能提升多少呢？咱们一起来看一看。

大家都知道，判断素数的复杂度是N²，比较慢，咱们先看一看传统的一个一个的去判断需要多长时间

func CheckPrime(num int) bool { //判断一个数字是否是素数 res := true for i := 2; i < num; i { if num%i == 0 { res = false } } return res } func main(){ t := time.Now() size := 100000 for i := 0; i < size; i { if CheckPrime(i) { fmt.Println(i, "是素数") } } elapsed := time.Since(t) fmt.Println("app elapsed:", elapsed) return } 复制代码

上述程序运行了3.33秒多，看来还是比较慢的

接下来我们用协程和管道的方式看看，还是老规矩，我们先看看流程图

• 先把每个需要判断的数字写入initChan
• 开启多个协程拉取initChan的数据一个一个的判断,这一步是程序速度加快的关键，如果不是素数，不处理即可，如果是素数，就写入PrimeChan，判断完之后写入exitChan，通知主程序即可
• 主程序监听primeChan并输出，同时监听exitChan，收到信号退出即可

//初始化，把需要被判断的数字写入initChan func initChan(intChan chan int, size int) { for i := 1; i <= size; i { intChan <- i } close(intChan) } //读取initChan中的数据，一个一个的判断，如果是素数，就写入PrimeChan，并且写入exitChan func CheckPrimeChan(intChan, primeChan chan int, exitChan chan bool) { for { num, ok := <-intChan if !ok { break } if CheckPrime(num) { primeChan <- num } } exitChan <- true } func main() { t := time.Now() size := 100000 intChan := make(chan int, size) primeChan := make(chan int, size) exitChan := make(chan bool, 1) go initChan(intChan, size) //初始化initChan checkChannelNum := 8 for i := 0; i < checkChannelNum; i { //开启8个协程同时拉取initChan的数据并判断是否是素数 go CheckPrimeChan(intChan, primeChan, exitChan) } go func() { for i := 0; i < checkChannelNum; i { <-exitChan } close(primeChan) }() for { value, ok := <-primeChan if !ok { break } fmt.Println(value, "是素数") } elapsed := time.Since(t) fmt.Println("app elapsed:", elapsed) } //程序执行消耗时间 848.455084m 复制代码

上述程序执行时间为848.455084ms,是传统的方式的时间的四分之一，可见协程在提高运行效率这块的作用还是显而易见的