Go語言並發特性解析

Go語言並發特性解析

Go語言作為一種由Google開發的開源程式語言，在處理並發程式設計方面擁有獨特的優勢。由於其簡潔、高效和強大的並發機制，Go語言越來越受到開發者的青睞。本文將深入探討Go語言的並發特性，包括goroutine、channel和並發原語，並結合具體的程式碼範例進行解析。

一、goroutine

在Go語言中，goroutine 是其並發的基本單元，類似於線程，但是比線程更輕量級。 goroutine 使用 go 關鍵字進行啟動，可以在程式中創建成千上萬個goroutine並發執行，而不會導致系統資源的枯竭。

下面是一個簡單的goroutine範例：

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func sayHello() {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        fmt.Println("Hello")
        time.Sleep(100 * time.Millisecond)
    }
}

func main() {
    go sayHello()
    time.Sleep(500 * time.Millisecond)
}

在上面的範例中，透過go sayHello() 啟動了一個goroutine，使得sayHello() 函數可以並發執行。透過 time.Sleep() 讓主goroutine 等待一段時間，保證goroutine有足夠的時間執行。運行程式會看到"Hello"列印5次。

二、channel

在Go語言中，channel 是goroutine之間溝通的橋樑，可以讓goroutine之間安全地傳遞資料。 Channel在聲明時需要指定資料類型，可以是基本類型，也可以是自訂類型。

下面是一個使用channel進行通訊的範例：

package main

import (
    "fmt"
)

func writeToChannel(ch chan string) {
    ch <- "Hello, this is from channel!"
}

func main() {
    ch := make(chan string)
    go writeToChannel(ch)
    msg := <-ch
    fmt.Println(msg)
}

在上面的範例中，首先透過make(chan string) 建立了一個字串類型的channel ，並將其傳遞給writeToChannel() 函數。在 writeToChannel() 中，透過 ch <- "Hello, this is from channel!" 將資料寫入channel。在主goroutine中透過 <-ch 從channel讀取資料並將其列印出來。運行程式會看到列印出"Hello, this is from channel!"。

三、並發原語

Go語言提供了一些原語用於控制goroutine的行為，其中最常用的有 sync 套件中的 Mutex 和 WaitGroup。

Mutex用於保護共享資源，避免多個goroutine同時存取。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

var counter int
var mutex sync.Mutex

func increment() {
    mutex.Lock()
    defer mutex.Unlock()
    counter++
    fmt.Println(counter)
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go func() {
            defer wg.Done()
            increment()
        }()
    }
    wg.Wait()
}

在上面的範例中，透過 sync.Mutex 來保護 counter 變數的並發更新，避免多個goroutine同時修改導致資料不一致。透過 sync.WaitGroup 來等待所有goroutine執行完畢。

綜上所述，Go語言的並發特性使得開發者可以更方便地編寫高效、並發安全的程式。透過goroutine、channel和並發原語的組合，可以實現複雜的並發程式邏輯。希望本文能幫助讀者更深入了解Go語言並發程式設計的特性和實踐。

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