聊聊Go的并发编程 （二）

聊聊Go的goroutine和Channel

• 一、使用channel等待任务结束
• sync.WaitGroup的用法
• 抽象代码
• 二、使用select进行调度
• 计时器的使用
• 三、总结

相关文章推荐：《聊聊Go的并发编程 （一）》

一、使用channel等待任务结束

使用案例还是在第一篇的第二节中写的代码，不过这里只需要一段即可。

package mainimport (
	"fmt"
	"time")func createWorker(id int) chan<- int {
	c := make(chan int)
	go worker(id, c)
	return c}func worker(id int, c chan int) {
	for n := range c {
		fmt.Printf("Worker %d receive %c\n", id, n)
	}}func channelDemo() {
	var channels [10]chan<- int
	for i := 0; i < 10; i++ {
		channels[i] = createWorker(i)
	}

	for i := 0; i < 10; i++ {
		channels[i] <- &#39;a&#39; + i	}

	for i := 0; i < 10; i++ {
		channels[i] <- &#39;A&#39; + i	}
	time.Sleep(time.Millisecond)}func main() {
	channelDemo()}

这里咔咔将原始源码放在这里，如果你想跟着文章的节奏走，可以放到你的编辑器中进行操作。

那这段代码的问题是在哪里呢？

可以看到在channelDemo函数最后使用了一个sleep，这玩意在程序中可不能乱用。

说到这里给大家讲一个小故事，咔咔之前在网上看到一段就是加了sleep的代码。

然后一个新手程序员不明白为什么要加这个sleep，然后问题项目经理，项目经理说老板发现程序慢之后会找咱们优化，每一次优化把这个sleep的时间缩短即可。让老板感觉到我们在做事情。

新手就是新手对不懂得代码都会进行标注，然后就写了一句注释“项目经理要求这里运行缓慢，老板让优化时，代码得到明显的速度提升”。

这句话很不巧的是被老板给看见了，老板不认识代码，但文字还是认识的哈！于是，项目经理下马。

所以说对于sleep大多数都是一个测试状态，坚决不会出现在线上的，所以呢？就要解决代码中的这个sleep。

那么大家在回忆一下，在这里为什么要加sleep呢？

发送到channel的数据都是在另一个goroutine中进行并发打印的，并发打印就会出现问题，因为根本不会知道什么时候才打印完毕。

所以说这个sleep就会为了应对这个不知道什么时候打印完的问题，给个1毫秒让进行打印。

这种做法是非常不好的，接下来看看使用一种新的方式来解决这个问题。

以下代码是修改完的代码。

package mainimport (
	"fmt")type worker struct {
	in   chan int
	done chan bool}func createWorker(id int) worker {
	w := worker{
		in:   make(chan int),
		done: make(chan bool),
	}
	go doWorker(id, w.in, w.done)
	return w}func doWorker(id int, c chan int, done chan bool) {
	for n := range c {
		fmt.Printf("Worker %d receive %c\n", id, n)
		done <- true
	}}func channelDemo() {
	var workers [10]worker	for i := 0; i < 10; i++ {
		workers[i] = createWorker(i)
	}

	for i := 0; i < 10; i++ {
		workers[i].in <- &#39;a&#39; + i		<-workers[i].done	}

	for i := 0; i < 10; i++ {
		workers[i].in <- &#39;A&#39; + i		<-workers[i].done	}}func main() {
	channelDemo()}

将这些代码复制到你的本地，然后再来看一下都做了什么改动。

• 首先为了参数传递方便，建立了一个结构体worker
• 并且把之前的worker方法改为了doWorker
• 这个时候createWorker方法返回值就不能是之前的channel了，而是创建的结构体worker
• 然后在createWorker方法里边把channel全部创建好。并且使用结构体给doWorker传递参数。
• 最终返回的就是结构体。
• 最后一步就是给channelDemo方法里边发送数据的俩个循环里边接收一下workers[i]的值即可。

看一下打印结果

是不是有点懵，这怎么成有序的了，如果是并行的那还有必要开那10个worker，直接按照顺序打印就好了。

现在就来解决这个问题，我不希望发一个任务然后等它结束。

最好的就是把他们全部发出去，等待它们全部结束再退出来。

代码实现如下

package mainimport (
	"fmt")type worker struct {
	in   chan int
	done chan bool}func createWorker(id int) worker {
	w := worker{
		in:   make(chan int),
		done: make(chan bool),
	}
	go doWorker(id, w.in, w.done)
	return w}func doWorker(id int, c chan int, done chan bool) {
	for n := range c {
		fmt.Printf("Worker %d receive %c\n", id, n)
		done <- true
	}}func channelDemo() {
	var workers [10]worker	for i := 0; i < 10; i++ {
		workers[i] = createWorker(i)
	}

	for i, worker := range workers {
		worker.in <- &#39;a&#39; + i	}

	for i, worker := range workers {
		worker.in <- &#39;A&#39; + i	}

	for _, worker := range workers {
		<-worker.done		<-worker.done	}}func main() {
	channelDemo()}

在这里再进行打印看一下结果，你会发现代码是有问题的。

为什么将小写的字母打印出来，而打印大写字母时发生了报错呢？

这个就要追溯到代码中了，因为我们代码本身就写的有问题。

还是回归到本文长谈的一个问题，那就是对于所有的channel有发送数据就必须有接收数据，如果没有接收数据就会报错。

那么在代码中你能看出是那块只进行了发送数据，而没有接收数据吗？

这个问题就是当给channel把小写字母发送了后，就会到进入到doWorker方法，然后给done发送了一个true，但是接收done的方法是在后面，也就是说第二个发送大写字母时，就会发送循环的等待。

解决这个问题也很简单，我们只需要并发的发送done即可。

看到打印结果也是正确的。

本文给的这个案例在一般项目中是不会出现的，所以说不用纠结于此。

给的案例就是为了让大家更熟悉channel的机制而已。

对于这个解决方法还有一个方案解决，请看代码。

将代码还原到之前，然后在每一个发送字母的下面循环接收done即可。

对于这种多任务等待方式在go中有一个库是可以来做这个事情，接下来看一下。

sync.WaitGroup的用法

对于sync.WaitGroup的用法咔咔就不一一介绍了，简单的看一下源码的实现即可。

package mainimport (
	"fmt"
	"sync")type worker struct {
	in chan int
	wg *sync.WaitGroup}func createWorker(id int, wg *sync.WaitGroup) worker {
	w := worker{
		in: make(chan int),
		wg: wg,
	}
	go doWorker(id, w.in, wg)
	return w}func doWorker(id int, c chan int, wg *sync.WaitGroup) {
	for n := range c {
		fmt.Printf("Worker %d receive %c\n", id, n)
		wg.Done()
	}}func channelDemo() {
	var wg sync.WaitGroup	var workers [10]worker	for i := 0; i < 10; i++ {
		workers[i] = createWorker(i, &wg)
	}
	// 添加20个任务
	wg.Add(20)
	for i, worker := range workers {
		worker.in <- &#39;a&#39; + i	}
	for i, worker := range workers {
		worker.in <- &#39;A&#39; + i	}
	wg.Wait()}func main() {
	channelDemo()}

这份源码也是非常简单的，具体修改得东西咔咔简单介绍一下。

• 首先取消了channelDemo这个方法中关于done的channel。
• 使用了sync.WaitGroup，并且给createWorker方法传递sync.WaitGroup
• createWorker方法使用了 worker的结构体。
• 所以要先修改worker结构体，将之前的done改为wg *sync.WaitGroup即可
• 这样就可以直接用结构体的数据。
• 接着在doWorker方法中把最后一个参数done改为wg *sync.WaitGroup
• 将方法中的done改为wg.Done()
• 最后一步就是回到函数channelDemo中把任务数添加进去，然后在代码最后添加一个等待即可。

关于这块的内容先知道这么用即可，咔咔后期会慢慢的补充并且深入。

抽象代码

这块的代码看起来不是那么的完美的，接下来抽象一下。

这块代码有没有发现有点蹩脚，接下来我们使用函数式编程进行简单的处理。

package mainimport (
	"fmt"
	"sync")type worker struct {
	in   chan int
	done func()}func createWorker(id int, wg *sync.WaitGroup) worker {
	w := worker{
		in: make(chan int),
		done: func() {
			wg.Done()
		},
	}
	go doWorker(id, w)
	return w}func doWorker(id int, w worker) {
	for n := range w.in {
		fmt.Printf("Worker %d receive %c\n", id, n)
		w.done()
	}}func channelDemo() {
	var wg sync.WaitGroup	var workers [10]worker	for i := 0; i < 10; i++ {
		workers[i] = createWorker(i, &wg)
	}
	// 添加20个任务
	wg.Add(20)
	for i, worker := range workers {
		worker.in <- &#39;a&#39; + i	}
	for i, worker := range workers {
		worker.in <- &#39;A&#39; + i	}
	wg.Wait()}func main() {
	channelDemo()}

这块代码看不明白就先放着，写的时间长了，你就会明白其中的含义了，学习东西不要钻牛角尖。

二、使用select进行调度

开头先给一个问题，假设现在有俩个channel，谁来的快先收谁应该怎么做？

package mainimport (
	"fmt"
	"math/rand"
	"time")func generator() chan int {
	out := make(chan int)
	go func() {
		i := 0
		for {
			// 随机睡眠1500毫秒以内
			time.Sleep(
				time.Duration(rand.Intn(1500)) *
					time.Millisecond)
			// 往out这个channel发送i值
			out <- i
			i++
		}
	}()
	return out}func main() {
	// 这里需要明白如果代码为var c1, c2 chan int  则c1和c2都为nil
	// 在 select里面也是可以使用的，只不过是堵塞状态！
	var c1, c2 = generator(), generator()
	for {
		/**
		select 方式进行调度
		        使用场景：比如有多个通道，但我打算是哪一个通道先给我数据，我就先执行谁
		        这个select 可以是并行执行 channel管道
		*/
		select {
		case n := <-c1:
			fmt.Printf("receive from c1 %d\n", n)
		case n := <-c2:
			fmt.Printf("receive from c2 %d\n", n)
		}
	}}

以上就是代码实现，代码注释也写的非常的清晰明了，就不过多的做解释了。

主要用法还是对channel的使用，在带上了一个新的概念select，可以在多个通道，那个通道先发送数据，就先执行谁，并且这个select也是可以并行执行channel管道。

在上文写的createWorker和worker俩个方法还记得吧！接下来就不在select里边直接打印了。

就使用之前写的俩个方法融合在一起，咔咔已将将源码写好了，接下来看一下实现。

package mainimport (
	"fmt"
	"math/rand"
	"time")func worker(id int, c chan int) {
	for n := range c {
		fmt.Printf("Worker %d receive %d\n", id, n)
	}}func createWorker(id int) chan<- int {
	c := make(chan int)
	go worker(id, c)
	return c}func generator() chan int {
	out := make(chan int)
	go func() {
		i := 0
		for {
			// 随机睡眠1500毫秒以内
			time.Sleep(
				time.Duration(rand.Intn(1500)) *
					time.Millisecond)
			// 往out这个channel发送i值
			out <- i
			i++
		}
	}()
	return out}func main() {
	// 这里需要明白如果代码为var c1, c2 chan int  则c1和c2都为nil
	// 在 select里面也是可以使用的，只不过是堵塞状态！
	var c1, c2 = generator(), generator()
	// 直接调用createWorker方法，返回的就是一个channel
	w := createWorker(0)
	for {
		/**
		select 方式进行调度
		        使用场景：比如有多个通道，但我打算是哪一个通道先给我数据，我就先执行谁
		        这个select 可以是并行执行 channel管道
		*/
		select {
		case n := <-c1:
			w <- n		case n := <-c2:
			w <- n		}
	}}

运行代码

看到运行结果得知也是没有问题的。

这段代码虽然运行没有任何问题，但是这样有什么缺点呢？

可以看下这段代码n := <-c1:这里先收了一个值，然后在下边代码w <- n又会阻塞住，这个是不好的。

那么希望是怎么执行的呢？

这种模式是在select中既可以收数据，也可以发数据，目前这个程序是编译不过的，请看修改后的源码。

package mainimport (
	"fmt"
	"math/rand"
	"time")func worker(id int, c chan int) {
	for n := range c {
		fmt.Printf("Worker %d receive %d\n", id, n)
	}}func createWorker(id int) chan<- int {
	c := make(chan int)
	go worker(id, c)
	return c}func generator() chan int {
	out := make(chan int)
	go func() {
		i := 0
		for {
			// 随机睡眠1500毫秒以内
			time.Sleep(
				time.Duration(rand.Intn(1500)) *
					time.Millisecond)
			// 往out这个channel发送i值
			out <- i
			i++
		}
	}()
	return out}func main() {
	// 这里需要明白如果代码为var c1, c2 chan int  则c1和c2都为nil
	// 在 select里面也是可以使用的，只不过是堵塞状态！
	var c1, c2 = generator(), generator()
	// 直接调用createWorker方法，返回的就是一个channel
	var worker = createWorker(0)
	// 这个n如果放在for循环里边，就会一直打印0，因为从c1和c2收数据需要时间，所以会把0直接传给worker
	n := 0
	// 使用这个标识告诉有没有值
	hasValue := false
	for {
		// 利用nil  channel的特性
		var activeWorker chan<- int
		if hasValue {
			activeWorker = worker		}
		/**
		select 方式进行调度
		        使用场景：比如有多个通道，但我打算是哪一个通道先给我数据，我就先执行谁
		        这个select 可以是并行执行 channel管道
		*/
		select {
		case n = <-c1:
			// 收到值的话就标记为true
			hasValue = true
		case n = <-c2:
			// 收到值的话就标记为true
			hasValue = true
		case activeWorker <- n:
			hasValue = false
		}
	}}

这个模式还是有缺点的，因为n收c1和c2的速度跟消耗的速度是不一样的。

假设c1的生成速度特别快，一下子生成了1,2，3。那么最后输出的数据有可能就只有3，而1和2就无法输出了。

这个场景也是非常好模拟的，只需要在打印的位置加上一点延迟时间即可。

此时你会看到运行结果为0、7、12、20…中间很多的数字都没来得急打印。

因此我们就需要把收到的n存下来进行排队输出。

package mainimport (
	"fmt"
	"math/rand"
	"time")func worker(id int, c chan int) {
	for n := range c {
		// 手动让消耗速度变慢
		time.Sleep(5 * time.Second)
		fmt.Printf("Worker %d receive %d\n", id, n)
	}}func createWorker(id int) chan<- int {
	c := make(chan int)
	go worker(id, c)
	return c}func generator() chan int {
	out := make(chan int)
	go func() {
		i := 0
		for {
			// 随机睡眠1500毫秒以内
			time.Sleep(
				time.Duration(rand.Intn(1500)) *
					time.Millisecond)
			// 往out这个channel发送i值
			out <- i
			i++
		}
	}()
	return out}func main() {
	// 这里需要明白如果代码为var c1, c2 chan int  则c1和c2都为nil
	// 在 select里面也是可以使用的，只不过是堵塞状态！
	var c1, c2 = generator(), generator()
	// 直接调用createWorker方法，返回的就是一个channel
	var worker = createWorker(0)
	// 用来收n的值
	var values []int
	for {
		// 利用nil  channel的特性
		var activeWorker chan<- int
		var activeValue int
		// 判断当values中有值时
		if len(values) > 0 {
			activeWorker = worker			// 取出索引为0的值
			activeValue = values[0]
		}
		/**
		select 方式进行调度
		        使用场景：比如有多个通道，但我打算是哪一个通道先给我数据，我就先执行谁
		        这个select 可以是并行执行 channel管道
		*/
		select {
		case n := <-c1:
			// 将收到的数据存到values中
			values = append(values, n)
		case n := <-c2:
			// 将收到的数据存到values中
			values = append(values, n)
		case activeWorker <- activeValue:
			// 送出去后就需要把values中的第一个值拿掉
			values = values[1:]
		}
	}}

以上就是实现代码

此时在来看运行结果。

运行结果没有漏掉数据，并且也是无序的，这样就非常好了。

计时器的使用

上面的这个程序是退出不了的，我们想让它10s后就直接退出怎么做呢？

那就需要使用计时器来进行操作了。

package mainimport (
	"fmt"
	"math/rand"
	"time")func worker(id int, c chan int) {
	for n := range c {
		// 手动让消耗速度变慢
		time.Sleep(time.Second)
		fmt.Printf("Worker %d receive %d\n", id, n)
	}}func createWorker(id int) chan<- int {
	c := make(chan int)
	go worker(id, c)
	return c}func generator() chan int {
	out := make(chan int)
	go func() {
		i := 0
		for {
			// 随机睡眠1500毫秒以内
			time.Sleep(
				time.Duration(rand.Intn(1500)) *
					time.Millisecond)
			// 往out这个channel发送i值
			out <- i
			i++
		}
	}()
	return out}func main() {
	// 这里需要明白如果代码为var c1, c2 chan int  则c1和c2都为nil
	// 在 select里面也是可以使用的，只不过是堵塞状态！
	var c1, c2 = generator(), generator()
	// 直接调用createWorker方法，返回的就是一个channel
	var worker = createWorker(0)
	// 用来收n的值
	var values []int
	// 返回的是一个channel
	tm := time.After(10 * time.Second)
	for {
		// 利用nil  channel的特性
		var activeWorker chan<- int
		var activeValue int
		// 判断当values中有值时
		if len(values) > 0 {
			activeWorker = worker			// 取出索引为0的值
			activeValue = values[0]
		}
		/**
		select 方式进行调度
		        使用场景：比如有多个通道，但我打算是哪一个通道先给我数据，我就先执行谁
		        这个select 可以是并行执行 channel管道
		*/
		select {
		case n := <-c1:
			// 将收到的数据存到values中
			values = append(values, n)
		case n := <-c2:
			// 将收到的数据存到values中
			values = append(values, n)
		case activeWorker <- activeValue:
			// 送出去后就需要把values中的第一个值拿掉
			values = values[1:]
		case <-tm:
			fmt.Println("Bye")
			return
		}
	}}

这里就是源码的实现，可以看到直接在select中是可以收到tm的值的，也就说如果到了10s，就会执行打印bye的操作。

那么现在还有另外一个需求，就是如果在800毫秒的时间内还没有收到数据，可以做其它事情。

使用举一反三的思想，你可以思考一下这件事情应该怎么做。

其实也就很简单了，只需要在case中在设置一个定时器即可。

既然说到了这里就在给大家补充一个用法tick := time.Tick(time.Second)

同样也是在case中使用。

这样就可以每秒来显示一下values队列有多少数据。

这块的内容就结束了，最终给大家发一下源码，感兴趣的可以在自己的编辑器上试试看。

package mainimport (
	"fmt"
	"math/rand"
	"time")func worker(id int, c chan int) {
	for n := range c {
		// 手动让消耗速度变慢
		time.Sleep(time.Second)
		fmt.Printf("Worker %d receive %d\n", id, n)
	}}func createWorker(id int) chan<- int {
	c := make(chan int)
	go worker(id, c)
	return c}func generator() chan int {
	out := make(chan int)
	go func() {
		i := 0
		for {
			// 随机睡眠1500毫秒以内
			time.Sleep(
				time.Duration(rand.Intn(1500)) *
					time.Millisecond)
			// 往out这个channel发送i值
			out <- i
			i++
		}
	}()
	return out}func main() {
	// 这里需要明白如果代码为var c1, c2 chan int  则c1和c2都为nil
	// 在 select里面也是可以使用的，只不过是堵塞状态！
	var c1, c2 = generator(), generator()
	// 直接调用createWorker方法，返回的就是一个channel
	var worker = createWorker(0)
	// 用来收n的值
	var values []int
	// 返回的是一个channel
	tm := time.After(10 * time.Second)
	tick := time.Tick(time.Second)
	for {
		// 利用nil  channel的特性
		var activeWorker chan<- int
		var activeValue int
		// 判断当values中有值时
		if len(values) > 0 {
			activeWorker = worker			// 取出索引为0的值
			activeValue = values[0]
		}
		/**
		select 方式进行调度
		        使用场景：比如有多个通道，但我打算是哪一个通道先给我数据，我就先执行谁
		        这个select 可以是并行执行 channel管道
		*/
		select {
		case n := <-c1:
			// 将收到的数据存到values中
			values = append(values, n)
		case n := <-c2:
			// 将收到的数据存到values中
			values = append(values, n)
		case activeWorker <- activeValue:
			// 送出去后就需要把values中的第一个值拿掉
			values = values[1:]
		case <-time.After(800 * time.Millisecond):
			// 如果在800毫秒没有收到数据则提示超时
			fmt.Println("timeout")
		case <-tick:
			// 每秒获取一下values中队列的长度
			fmt.Println("queue len = ", len(values))
		case <-tm:
			fmt.Println("Bye")
			return
		}
	}}

三、总结

本文主要就是对于goroutine和channel的大量练习。

文中的案例，有可能会一时半会理解不了，是没有关系的，不用钻牛角尖的。

等你在go的海洋里遨游的时间长了，有些东西就自然而然的明白了。

下一期的文章就是给大家实战一个go的并发爬虫项目。

坚持学习、坚持写作、坚持分享是咔咔从业以来一直所秉持的信念。希望在偌大互联网中咔咔的文章能带给你一丝丝帮助。我是咔咔，下期见。

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