golang 并发编程之生产者消费者

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hatlonely 3月 11, 2018
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golang 最吸引人的地方可能就是并发了,无论代码的编写上,还是性能上面,golang 都有绝对的优势

学习一个语言的并发特性,我喜欢实现一个生产者消费者模型,这个模型非常经典,适用于很多的并发场景,下面我通过这个模型,来简单介绍一下 golang 的并发编程

go 并发语法

协程 go

协程是 golang 并发的最小单元,类似于其他语言的线程,只不过线程的实现借助了操作系统的实现,每次线程的调度都是一次系统调用,需要从用户态切换到内核态,这是一项非常耗时的操作,因此一般的程序里面线程太多会导致大量的性能耗费在线程切换上。而在 golang 内部实现了这种调度,协程在这种调度下面的切换非常的轻量级,成百上千的协程跑在一个 golang 程序里面是很正常的事情

golang 为并发而生,启动一个协程的语法非常简单,使用 go 关键字即可

go func () {
    // do something
}()

同步信号 sync.WaitGroup

多个协程之间可以通过 sync.WaitGroup 同步,这个类似于 Linux 里面的信号量

var wg sync.WaitGroup  // 声明一个信号量
wg.Add(1)   // 信号量加一
wg.Done()   // 信号量减一
wg.Wait()   // 信号量为正时阻塞,直到信号量为0时被唤醒

通道 chan

通道可以理解为一个消息队列,生产者往队列里面放,消费者从队列里面取。通道可以使用 close 关闭

ic := make(chan int, 10)  // 申明一个通道
ic <- 10        // 往通道里面放
i := <- ic      // 从通道里面取

close(ic)       // 关闭通道

生产者消费者实现

定义产品类

这个产品类根据具体的业务需求定义

type Product struct {
    name  int
    value int
}

生产者

如果 stop 标志不为 false,不断地往通道里面放 product,完成之后信号量完成

func producer(wg *sync.WaitGroup, products chan<- Product, name int, stop *bool) {
    for !*stop {
        product := Product{name: name, value: rand.Int()}
        products <- product
        fmt.Printf("producer %v produce a product: %#v\n", name, product)
        time.Sleep(time.Duration(200+rand.Intn(1000)) * time.Millisecond)
    }
    wg.Done()
}

消费者

不断地从通道里面取 product,然后作对应的处理,直到通道被关闭,并且 products 里面为空, for 循环才会终止,而这正是我们期望的

func consumer(wg *sync.WaitGroup, products <-chan Product, name int) {
    for product := range products {
        fmt.Printf("consumer %v consume a product: %#v\n", name, product)
        time.Sleep(time.Duration(200+rand.Intn(1000)) * time.Millisecond)
    }
    wg.Done()
}

主线程

var wgp sync.WaitGroup
var wgc sync.WaitGroup
stop := false
products := make(chan Product, 10)

// 创建 5 个生产者和 5 个消费者
for i := 0; i < 5; i++ {
    go producer(&wgp, products, i, &stop)
    go consumer(&wgc, products, i)
    wgp.Add(1)
    wgc.Add(1)
}

time.Sleep(time.Duration(1) * time.Second)
stop = true     // 设置生产者终止信号
wgp.Wait()      // 等待生产者退出
close(products) // 关闭通道
wgc.Wait()      // 等待消费者退出

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