【Go】十七、进程、线程、协程

文章目录

1、进程、线程
2、协程
3、主死从随
4、启动多个协程
5、使用WaitGroup控制协程退出
6、多协程操作同一个数据
7、互斥锁
8、读写锁
9、defer+recover优化多协程

1、进程、线程

进程作为资源分配的单位，在内存中会为每个进程分配不同的内存区域

在这里插入图片描述

一个进程下面有多个线程，干着不同的活儿

在这里插入图片描述

进程与线程，好比打开360，同时进行木马查杀和电脑清理，360是一个进程，后面两个则是两个线程

在这里插入图片描述

补充，关于并行和并发：

并发：多线程同时/交替操作同一资源类
并行：多线程同时操作多个资源类

示意图：
在这里插入图片描述

2、协程

协程是一种用户态的轻量级线程
又称微线程、纤程
是一种单线程下的并发
协程中只有一个线程在执行（协程的本质是个单线程）

在这里插入图片描述

在一个单独的线程中，出现IO操作时，此时可控制单线程下的多个任务，在另一个任务IO阻塞时，将其寄存器上下文和栈保存到某个地方，去切到另一个任务继续计算。如此，就保证了线程最大程度的处于就绪状态，执行效率变高。

协程的引入，给CPU一种：该线程好像是一直在计算，io比较少的错觉，从而会更多的将cpu的执行权限分配给我们的线程

线程是CPU控制的，而协程是程序自身控制的，属于程序级别的切换，操作系统完全感知不到，因而更加轻量级

感觉在线程的基础上再细分，还是因为后面计算机在硬件上发展快了，如此再做切换，可以更加提升效率。

package main
import("fmt""strconv""time"
)
func test(){for i := 1;i <= 10;i++ {fmt.Println("hello golang + " + strconv.Itoa(i))//阻塞一秒：time.Sleep(time.Second)}
}
func main(){//主线程go test() //开启一个协程for i := 1;i <= 10;i++ {fmt.Println("hello 9527 + " + strconv.Itoa(i))//阻塞一秒：time.Sleep(time.Second)}
}

如上，主线程中，开启一个协程，协程每1秒输出hello golang，主线程每一秒输出一次hello 9527，主线程和协程在同时执行，且属于同一个线程（主线程）。运行：

在这里插入图片描述

3、主死从随

即：

主线程执行结束退出了，则即使其下的协程没有执行完，也要跟着陪葬
当然协程如果提前在主线程之前结束，那就正常自己结束就好

package main
import("fmt""strconv""time"
)
func test(){for i := 1;i <= 1000;i++ {fmt.Println("hello golang + " + strconv.Itoa(i))//阻塞一秒：time.Sleep(time.Second * 1)}
}
func main(){//主线程go test() //开启一个协程for i := 1;i <= 10;i++ {fmt.Println("hello msb + " + strconv.Itoa(i))//阻塞一秒：time.Sleep(time.Second * 1)}
}

在这里插入图片描述

4、启动多个协程

package main
import("fmt""time"
)
func main(){//匿名函数+外部变量 = 闭包for i := 1;i <= 5;i++ {//启动一个协程//使用匿名函数，直接调用匿名函数go func(n int){fmt.Println(n)}(i)}time.Sleep(time.Second * 2)
}

5、使用WaitGroup控制协程退出

思想类似Java的计数器那些JUC辅助类，用来解决主线程在子协程结束后自动结束，即阻塞线程，等等所有协程执行完。核心方法：

//协程开始的时候加1操作
func (wg*WaitGroup) Add(delta int)//协程执行完后减一
func(wg *WaitGroup) Done()//WaitGroup为0前，阻塞线程
func(wg *WaitGroup) Wait()

示例：

package main
import("fmt""sync"
)
var wg sync.WaitGroup //只定义无需赋值
func main(){//启动五个协程for i := 1 ;i <= 5;i++ {wg.Add(1) //协程开始的时候加1操作go func(n int){fmt.Println(n)wg.Done()  //协程执行完成减1}(i)}//主线程一直在阻塞，什么时候wg减为0了，就停止wg.Wait()
}

当然也可用defer关键字去减一

package main
import("fmt""sync"
)
var wg sync.WaitGroup 
func main(){for i := 1 ;i <= 5;i++ {wg.Add(1) go func(n int){defer wg.Done()	//!!!这里fmt.Println(n)		}(i)}wg.Wait()
}

可以最开始在知道协程次数的情况下先Add操作

package main
import("fmt""sync"
)
var wg sync.WaitGroup 
func main(){wg.Add(5)		//这里！！！for i := 1 ;i <= 5;i++ {go func(n int){defer wg.Done()fmt.Println(n)		}(i)}wg.Wait()
}

注意Add的个数和协程的个数要一致。

6、多协程操作同一个数据

开一个协程去做一万次+1，再开一个协程去做一万次-1

package main
import("fmt""sync"
)
//定义一个变量：
var totalNum int
var wg sync.WaitGroup //只定义无需赋值
func add(){defer wg.Done()for i := 0 ;i < 100000;i++{totalNum = totalNum + 1}
}func sub(){defer wg.Done()for i := 0 ;i < 100000;i++{totalNum = totalNum - 1}
}func main(){wg.Add(2)//启动协程go add()go sub()wg.Wait()fmt.Println(totalNum)
}

运行的结果始终不为0：

在这里插入图片描述

多协程操作同一个数据的问题：按以下1.2.3.4.5.6的步骤，就发现做了一次+1，一次-1，结果为-1

在这里插入图片描述

修复这个问题，让一个协程执行逻辑的时候，另一个协程不执行 ⇒ 互斥锁

7、互斥锁

引入sync包：

//加入互斥锁：
var lock sync.Mutex

package main
import("fmt""sync"
)
//定义一个变量：
var totalNum int
var wg sync.WaitGroup //只定义无需赋值
//加入互斥锁：
var lock sync.Mutex
func add(){defer wg.Done()for i := 0 ;i < 100000;i++{//加锁lock.Lock()totalNum = totalNum + 1//解锁：lock.Unlock()}
}
func sub(){defer wg.Done()for i := 0 ;i < 100000;i++{//加锁lock.Lock()totalNum = totalNum - 1//解锁：lock.Unlock()}
}
func main(){wg.Add(2)//启动协程go add()go sub()wg.Wait()fmt.Println(totalNum)
}

8、读写锁

互斥锁在读多写少的场景不适合，性能低下，采用读写互斥，但读读共享的读写锁。

//加入读写锁：
var lock sync.RWMutex

lock.RLock()//读锁
lock.RUnlock()

示例：

package main
import("fmt""sync""time"
)
var wg sync.WaitGroup //只定义无需赋值
//加入读写锁：
var lock sync.RWMutex
func read(){defer wg.Done()lock.RLock()//如果只是读数据，那么这个锁不产生影响，但是读写同时发生的时候，就会有影响fmt.Println("开始读取数据")time.Sleep(time.Second)fmt.Println("读取数据成功")lock.RUnlock()
}
func write(){defer wg.Done()lock.Lock()fmt.Println("开始修改数据")time.Sleep(time.Second * 10)fmt.Println("修改数据成功")lock.Unlock()
}
func main(){wg.Add(6)//启动协程 ---> 场合：读多写少for i := 0;i < 5;i++ {go read()}go write()wg.Wait()
}

运行发现：写的时候不能读，但读的时候可以共享读：

在这里插入图片描述

9、defer+recover优化多协程

多协程工作，一个协程出现panic，整个程序崩溃。引入defer+recover，让协程即使出现错误，也不影响主线程和其他协程的执行：

ackage main
import("fmt""time"
)
//输出数字：
func printNum(){for i := 1;i <= 10;i++{fmt.Println(i)}
}
//做除法操作：
func devide(){defer func(){err := recover()if err != nil{fmt.Println("devide()出现错误：",err)}}()num1 := 10num2 := 0result := num1 / num2fmt.Println(result)
}
func main(){//启动两个协程：go printNum()go devide()time.Sleep(time.Second * 5)
}