GO 语言协程知识点学习笔记

GO 语言协程知识点学习笔记是个人从互联网上学习整理的笔记。因个人技艺不精，如有纰漏，还请斧正。

协程？

协程并不是 GO 语言特有的机制，像 Lua、Ruby、Python、Kotlin、C/C++ 也都有协程的支持。区别在于有些是从语言层面支持，有的通过插件类库支持。Go 语言的协程是原生语言层面支持的。

协程和进程和线程的对比

进程

进程是系统资源分配的最小单位。进程的创建和销毁都是系统资源级别。操作起来代价昂贵。程是抢占式调度，分为三个状态：等待态、就绪态、运行态。进程之间是相互隔离的，拥有各自的系统资源，更加安全。因此存在进程之间通讯不方便的问题
进程是线程的载体容器，多个线程除了共享进程的资源还拥有自己的一少部分独立的资源。因此相比进程而言线程更加清凉，进程内的多个线程间的通信比进程容易，但也同样带来了同步和互斥的问题和线程安全的问题（多线程编程的常见问题），尽管多线程编程仍然是当前服务端编程的主流，线程也是 CPU 调度的最小单位，多线程运行时存在线程切换的问题，其状态的转移如图：

协程

协程在有的资料中成为微线程或者用户态轻量级线程，协程调度不需要系统内核参与而是完全由用户态程序来决定，因此协程对于系统而言是无感知的。协程由用户态控制就不存在抢占式调度。抢占式调度会强制让 CPU 控制权切换到其它进线程，多个协程进行协作实调度，协程自己主动把控制权转让出去后，其它协程才能被执行到，这样就避免了系统切换开销提高了 CPU 的使用效率。

抢占式调度和协作式调度的简单对比图：

Go 协程

启用一个 Go 协程非常简单，只需要在函数前加上关键字 go，就可以轻易的启用一个新的 Go 协程并发运行。

package mainimport "fmt"func main() {go hello()fmt.Println("main function")
}func hello() {fmt.Println("Hello goroutine")
}

go hello() 此处启动了一个协程，因此hello() 函数会与 main() 函数并发执行。main() 函数会运行在一个特有的 Go 协程上，它被称为 Go 的主协程（Main Goroutine)。

运行结果大概率如下：

main functionProcess finished with exit code 0

为什么只输出了 main function ？我们的 Hello goroutine 为什么没有输出呢？

当启动一个新的协程时，协程的调用会立即返回，与函数不同，程序控制不回去等待 Go 的协程执行完毕，在本例中即 hello() 函数，因此程序控制会立即返回到代码的下一行，即 fmt.Println("main function") ，忽略该协程的任何返回值
协程的存在与否取决于 main() 主协程是否存活，如果主协程被销毁（即程序终止了），那么其余用 go 关键字启用的协程，在本例中为 hello() 协程也被销毁了。这就导致了主协程已经结束，但没有完全等待 hello() 协程的执行完毕，就被销毁了。因此出现了以上情况。

看到这里，你应该知道为什么运行结果是大概率如下，因为主协程和协程的执行顺序是不一致的，在一定概率下，即主协程正好等到了协程的执行完毕，会输出 Hello goroutine。

让我们来修复下这个问题吧！

package mainimport ("fmt""time"
)func main() {go hello()time.Sleep(1 * time.Second)fmt.Println("main function")
}func hello() {fmt.Println("Hello goroutine")
}

可以看到，我们利用 time 包中的 Sleep 方法，去休眠主协程，让其等待 1 秒钟，等待 hello() 协程执行完毕。那么最终输出结果如下：

Hello goroutine
main functionProcess finished with exit code 0

注意：在实际业务中，利用协程休眠的方式去控制协程的执行顺序是不可取的，因为这样的预测永远无法 100% 如你所愿。如果需要控制协程的同步，我们会在下面讲到 channel 即管道或信道。

启用多个 Go 协程

为了更好的理解 Go 协程，我们再编写一个程序，启动多个 Go 协程

package mainimport ("fmt""time"
)func main() {go hello()go anotherHello()time.Sleep(1 * time.Second)fmt.Println("main function")
}func hello() {for i := 0; i <= 3; i++ {time.Sleep(250 * time.Millisecond)fmt.Println("Hello goroutine")}
}func anotherHello() {for i := 0; i <= 3; i++ {time.Sleep(400 * time.Millisecond)fmt.Println("Hello another goroutine")}
}

hello() 协程会在第一次输出 Hello goroutine 后，休眠该协程 250 毫秒，再次输出 Hello goroutine ，直到 i > 3。
anotherHello() 协程会在第一次输出 Hello another goroutine 后，休眠该协程 400 毫秒，再次输出 Hello another goroutine ，直到 i > 3。
最终主协程会在该两个协程执行完毕后，输出 main function

是不是很简单？Go 语言屏蔽了多线程的复杂实现，只需要一个 go 关键字即可轻而易举的创建一个新的协程。

什么是 Channel 管道：

Channel 是 Go 协程之间通信的通信管道，如同管道中的谁会从一端流到另一端，通过使用管道，就可以实现数据从管道的一个端口发送，在另外一个端口接收。

管道声明（无缓冲管道）

声明管道就像声明一个切片一样简单：

package mainfunc main() {c := make(chan int)// 或者var c2 chan int
}

chan T 表示该管道只能运送 T 类型的数据，在本例中为 int 类型数据

通过管道进行发送与接收

a := make(chan int)
getDataFromChannelA := <-a // 读取管道 a 发送的内容
a <- 1                     // 向管道 a 发送 1

怎么样？是不是很简单。在一开始可能会觉得管道操作符比较难记，其实我们只需要记住简单的方法即可

a <- 1 向管道 a 发送 1，箭头指向管道，即代表发送
<- a 从管道 a 读取数据，箭头不指向管道，即代表从管道接收

发送与接收默认是阻塞的

发送于接收默认是阻塞的，这是什么意思呢？当把数据发送至管道时，程序控制会产生阻塞，直到有另外一个协程（可以是主协程）来进行接收，直到其它协程接收了来自管道的数据，反之亦然。否则程序才能继续运行，否则将一直阻塞。

利用该特性，我们可以很容易实现一个不用加锁的同步的协程通信的管道。那么我们如果实现一个发送与接受不阻塞的管道呢？其实只需要将管道增加缓冲即可。