Channel簡易教程

不同于傳統(tǒng)的多線程并發(fā)模型使用共享內(nèi)存來實(shí)現(xiàn)線程間通信的方式，golang 的哲學(xué)是通過 channel 進(jìn)行協(xié)程(goroutine)之間的通信來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是通過提供原子的通信原語，避免了競態(tài)情形(race condition)下復(fù)雜的鎖機(jī)制。

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channel 可以看成一個 FIFO 隊(duì)列，對 FIFO 隊(duì)列的讀寫都是原子的操作，不需要加鎖。對 channel 的操作行為結(jié)果總結(jié)如下：

讀取一個已關(guān)閉的 channel 時，總是能讀取到對應(yīng)類型的零值，為了和讀取非空未關(guān)閉 channel 的行為區(qū)別，可以使用兩個接收值：

golang 中大部分類型都是值類型(只有 slice / channel / map 是引用類型)，讀/寫類型是值類型的 channel 時， 如果元素 size 比較大時，應(yīng)該使用指針代替，避免頻繁的內(nèi)存拷貝開銷 。

main方法里創(chuàng)建了一個string類型的Channel，實(shí)現(xiàn)主協(xié)程與子協(xié)程 go SendMessage 進(jìn)行通信。主協(xié)程執(zhí)行到 -values 時發(fā)生阻塞，等待讀取 values Channel的值，而子協(xié)程執(zhí)行 SendMessage 方法時寫入 values Channel。即，主協(xié)程發(fā)生阻塞，等待子協(xié)程執(zhí)行完畢后再繼續(xù)執(zhí)行。

執(zhí)行的結(jié)果如下：

從日志可以看出，打印val語句必須在子協(xié)程 go SendMessage 執(zhí)行完成后才執(zhí)行。

如果在此基礎(chǔ)上添加多一個協(xié)程寫入 values Channel會發(fā)生什么？

在主協(xié)程中，啟動兩個子協(xié)程給Channel寫數(shù)據(jù)。而在 SendMessage 方法里，為了達(dá)到顯示效果，在寫入Channel前先睡眠1秒，在主協(xié)程也添加睡眠時間。

執(zhí)行日志打印如下：

發(fā)現(xiàn)只有其中一個協(xié)程完成寫入Channel的操作。因?yàn)榇薈hannel沒有設(shè)置緩存，所有只能保存一個寫入值。

那么如何才能保證兩個子協(xié)程能正常寫入Channel呢？

為了保證上面的兩個子協(xié)程能順利地把值寫入Channel，我們創(chuàng)建一個帶緩沖的Channel。

新創(chuàng)建的Channel緩沖兩個值，這樣就能保證兩個子協(xié)程能正常寫入到Channel中。下面看看打印日志：

如我們猜想一樣，兩個子協(xié)程都能順利結(jié)束。

晚安～

Go CSP并發(fā)模型

Go的CSP并發(fā)模型

Go實(shí)現(xiàn)了兩種并發(fā)形式。第一種是大家普遍認(rèn)知的：多線程共享內(nèi)存。其實(shí)就是Java或者C++等語言中的多線程開發(fā)。另外一種是Go語言特有的，也是Go語言推薦的：CSP（communicating sequential processes）并發(fā)模型。

CSP 是 Communicating Sequential Process 的簡稱，中文可以叫做通信順序進(jìn)程，是一種并發(fā)編程模型，由 Tony Hoare 于 1977 年提出。簡單來說，CSP 模型由并發(fā)執(zhí)行的實(shí)體（線程或者進(jìn)程）所組成，實(shí)體之間通過發(fā)送消息進(jìn)行通信，這里發(fā)送消息時使用的就是通道，或者叫 channel。CSP 模型的關(guān)鍵是關(guān)注 channel，而不關(guān)注發(fā)送消息的實(shí)體。 Go 語言實(shí)現(xiàn)了 CSP 部分理論 。

“ 不要以共享內(nèi)存的方式來通信，相反， 要通過通信來共享內(nèi)存。”

Go的CSP并發(fā)模型，是通過 goroutine和channel 來實(shí)現(xiàn)的。

goroutine 是Go語言中并發(fā)的執(zhí)行單位。其實(shí)就是協(xié)程。

channel是Go語言中各個并發(fā)結(jié)構(gòu)體(goroutine)之前的通信機(jī)制。 通俗的講，就是各個goroutine之間通信的”管道“，有點(diǎn)類似于Linux中的管道。

Channel

Goroutine

為什么go語言適合開發(fā)網(wǎng)游服務(wù)器端

前段時間在golang-China讀到這個貼：

個人覺得golang十分適合進(jìn)行網(wǎng)游服務(wù)器端開發(fā)，寫下這篇文章總結(jié)一下。

從網(wǎng)游的角度看：

要成功的運(yùn)營一款網(wǎng)游，很大程度上依賴于玩家自發(fā)形成的社區(qū)。只有玩家自發(fā)形成一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，游戲才能持續(xù)下去，避免鬼城的出現(xiàn)。而這就需要多次大量導(dǎo)入用戶，在同時在線用戶量達(dá)到某個臨界點(diǎn)的時候，才有可能完成。因此，多人同時在線十分有必要。

再來看網(wǎng)游的常見玩法，除了排行榜這類統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)匯總的功能外，基本沒有需要大量CPU時間的應(yīng)用。以前的項(xiàng)目里，即時戰(zhàn)斗產(chǎn)生的各種傷害計(jì)算對CPU的消耗也不大。玩家要完成一次操作，需要通過客戶端-服務(wù)器端-客戶端這樣一個來回，為了獲得高響應(yīng)速度，滿足玩家體驗(yàn)，服務(wù)器端的處理也不能占用太多時間。所以，每次請求對應(yīng)的CPU占用是比較小的。

網(wǎng)游的IO主要分兩個方面，一個是網(wǎng)絡(luò)IO，一個是磁盤IO。網(wǎng)絡(luò)IO方面，可以分成美術(shù)資源的IO和游戲邏輯指令的IO，這里主要分析游戲邏輯的IO。游戲邏輯的IO跟CPU占用的情況相似，每次請求的字節(jié)數(shù)很小，但由于多人同時在線，因此并發(fā)數(shù)相當(dāng)高。另外，地圖信息的廣播也會帶來比較頻繁的網(wǎng)絡(luò)通信。磁盤IO方面，主要是游戲數(shù)據(jù)的保存。采用不同的數(shù)據(jù)庫，會有比較大的區(qū)別。以前的項(xiàng)目里，就經(jīng)歷了從MySQL轉(zhuǎn)向MongoDB這種內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的過程，磁盤IO不再是瓶頸。總體來說，還是用內(nèi)存做一級緩沖，避免大量小數(shù)據(jù)塊讀寫的方案。

針對網(wǎng)游的這些特點(diǎn)，golang的語言特性十分適合開發(fā)游戲服務(wù)器端。

首先，go語言提供goroutine機(jī)制作為原生的并發(fā)機(jī)制。每個goroutine所需的內(nèi)存很少，實(shí)際應(yīng)用中可以啟動大量的goroutine對并發(fā)連接進(jìn)行響應(yīng)。goroutine與gevent中的greenlet很相像，遇到IO阻塞的時候，調(diào)度器就會自動切換到另一個goroutine執(zhí)行，保證CPU不會因?yàn)镮O而發(fā)生等待。而goroutine與gevent相比，沒有了python底層的GIL限制，就不需要利用多進(jìn)程來榨取多核機(jī)器的性能了。通過設(shè)置最大線程數(shù)，可以控制go所啟動的線程，每個線程執(zhí)行一個goroutine，讓CPU滿負(fù)載運(yùn)行。

同時，go語言為goroutine提供了獨(dú)到的通信機(jī)制channel。channel發(fā)生讀寫的時候，也會掛起當(dāng)前操作channel的goroutine，是一種同步阻塞通信。這樣既達(dá)到了通信的目的，又實(shí)現(xiàn)同步，用CSP模型的觀點(diǎn)看，并發(fā)模型就是通過一組進(jìn)程和進(jìn)程間的事件觸發(fā)解決任務(wù)的。雖然說，主流的編程語言之間，只要是圖靈完備的，他們就都能實(shí)現(xiàn)相同的功能。但go語言提供的這種協(xié)程間通信機(jī)制，十分優(yōu)雅地揭示了協(xié)程通信的本質(zhì)，避免了以往鎖的顯式使用帶給程序員的心理負(fù)擔(dān)，確是一大優(yōu)勢。進(jìn)行網(wǎng)游開發(fā)的程序員，可以將游戲邏輯按照單線程阻塞式的寫，不需要額外考慮線程調(diào)度的問題，以及線程間數(shù)據(jù)依賴的問題。因?yàn)?，線程間的channel通信，已經(jīng)表達(dá)了線程間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系了，而go的調(diào)度器會給予妥善的處理。

另外，go語言提供的gc機(jī)制，以及對指針的保護(hù)式使用，可以大大減輕程序員的開發(fā)壓力，提高開發(fā)效率。

展望未來，我期待go語言社區(qū)能夠提供更多的goroutine間的隔離機(jī)制。個人十分推崇erlang社區(qū)的脆崩哲學(xué)，推動應(yīng)用發(fā)生預(yù)期外行為時，盡早崩潰，再fork出新進(jìn)程處理新的請求。對于協(xié)程機(jī)制，需要由程序員保證執(zhí)行的函數(shù)不會發(fā)生死循環(huán)，導(dǎo)致線程卡死。如果能夠定制goroutine所執(zhí)行函數(shù)的最大CPU執(zhí)行時間，及所能使用的最大內(nèi)存空間，對于提升系統(tǒng)的魯棒性，大有裨益。

2020-08-20：GO語言中的協(xié)程與Python中的協(xié)程的區(qū)別？

福哥答案2020-08-20：

1.golang的協(xié)程是基于gpm機(jī)制，是可以多核多線程的。Python的協(xié)程是eventloop模型（IO多路復(fù)用技術(shù)）實(shí)現(xiàn)，協(xié)程是嚴(yán)格的 1:N 關(guān)系，也就是一個線程對應(yīng)了多個協(xié)程。雖然可以實(shí)現(xiàn)異步I/O，但是不能有效利用多核(GIL)。

2.golang用go func。python用import asyncio，async/await表達(dá)式。

評論

channel使用

【譯文】 原文地址

channel是Go語言的一個標(biāo)志性特性，為go協(xié)程之間的數(shù)據(jù)交互提供一種非常強(qiáng)大的方式，而不需要使用鎖機(jī)制。

本文將討論channel的兩個重要屬性，一個是控制協(xié)程間數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，以及對channel本身控制。

首先討論下關(guān)閉的channel特性。一旦channel被關(guān)閉之后，就不能再繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)給該channel，但是還是可以繼續(xù)接收channel中的數(shù)據(jù)。如下所示：

output:

上述例子顯示即使ch在for循環(huán)之前已經(jīng)關(guān)閉，但還是可以正常的讀取緩存中的true值，讀完之后ok就會被賦值為false表示channel已經(jīng)關(guān)閉，而且value值為對應(yīng)channel類型bool的默認(rèn)零值false。只要不停地從關(guān)閉的channel接收，就會無限的返回默認(rèn)值和false?？梢詫or循環(huán)次數(shù)改大點(diǎn)試試即可驗(yàn)證。

通過以上例子可以發(fā)現(xiàn)，關(guān)閉的channel可以繼續(xù)接收讀取操作，這種特征是有用的。在使用range讀取帶緩存的channel時就會用到，一旦channel關(guān)閉，讀取完緩存中數(shù)據(jù)就會停止接收數(shù)據(jù)退出。

將前面的例子改為如下：

output:

上面的例子就沒有false打出來了。正好是寫入channel里面的兩個值。

channel與select結(jié)合更能發(fā)揮出其作用，讓我們看一個例子：

上面的例子，因?yàn)閒inish在主協(xié)程中發(fā)送之后，馬上就會在select中接收，并執(zhí)行done.Done()。主協(xié)程wait馬上會退出整個程序就結(jié)束。但是這里面存在一個問題，如果在select中沒有添加finish case的話，主協(xié)程就永遠(yuǎn)發(fā)送不了數(shù)據(jù)到finish這個channel，因?yàn)槠洳粠Ь彺妗＿@里就可以通過將finish改成帶緩存的channel，或者可以讓select中的finish不會阻塞。

但是出現(xiàn)多個協(xié)程都在接收finish通道中的數(shù)據(jù)的話，就需要發(fā)送對應(yīng)協(xié)程數(shù)量的值到channel中才能解決上面的問題。但是具體有多少個協(xié)程這往往是不好確定的，因?yàn)橛行﹨f(xié)程可能是程序其他部分創(chuàng)建的。一個比較好的選擇就是通過使用關(guān)閉通道的方法來實(shí)現(xiàn)各協(xié)程能正常接收并結(jié)束。

如下所示：

output：

上面的例子就是使用了關(guān)閉的channel可以無限地接收到反饋數(shù)據(jù)。這樣每個協(xié)程都能從finish通道中讀到關(guān)閉信息并執(zhí)行done.Done()使得主協(xié)程wait能退出。并且不需要關(guān)注多少個協(xié)程數(shù)，就能正確的讓所有協(xié)程讀到finish通道信息。

channel的這個特性，可以讓程序員無需關(guān)注后臺具體執(zhí)行協(xié)程個數(shù)，確保每個協(xié)程都能接收到通道關(guān)閉信息，而無需擔(dān)心死鎖問題。

通過上面的例子我們也發(fā)現(xiàn)每個協(xié)程并不需要從通道中讀取對應(yīng)類型的數(shù)據(jù)，只需讓接收操作能執(zhí)行就行，讓select不被阻塞。所以可以使用空結(jié)構(gòu)體類型，我們可以改成如下：

這里我們只關(guān)注通道是否關(guān)閉這個信號，而不需要關(guān)注通道里面的數(shù)據(jù)，所以可使用空結(jié)構(gòu)體類型通道。

第二個要討論的是nil通道：如果定義了一個channel變量沒有被初始化，或者被賦值為nil，那么該chennel總是處于阻塞狀態(tài)。如下所示：

執(zhí)行結(jié)果為：

因?yàn)閏hannel為nil無法發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)然也不能接收數(shù)據(jù)：

這個似乎看起來不是很重要，但是如果你想使用關(guān)閉channel來等待多個channel關(guān)閉的話，這個特性就有用處了。先看下面的例子：

WaitMany()函數(shù)看起來好像是一個等待通道a和b關(guān)閉的好方法，但是存在一個問題。假設(shè)a通道先關(guān)閉，case -a就會變成非阻塞。因?yàn)閎closed還是false，程序就會進(jìn)入到一個死循環(huán)當(dāng)中，導(dǎo)致b通道永遠(yuǎn)無法確認(rèn)關(guān)閉。

一個安全的方法就是使用nil通道總是阻塞的特點(diǎn)，如下所示：

上面的例子我們在WaitMany函數(shù)當(dāng)中，當(dāng)a或者b關(guān)閉時，case可執(zhí)行了將對應(yīng)的通道賦值為nil，讓其阻塞這樣就可以等待另一個通道關(guān)閉。當(dāng)nil通道是select語句的一部分時，它會被有效地忽略，因此nil通道a會從select中刪除它，只留下b，直到它被關(guān)閉，退出循環(huán)。

總之，closed和nil通道的簡單屬性對寫出優(yōu)質(zhì)的go程序是很有用的，可以用來創(chuàng)建高并發(fā)程序。

協(xié)程與異步IO

協(xié)程，又稱微線程，纖程。英文名 Coroutine 。Python對協(xié)程的支持是通過 generator 實(shí)現(xiàn)的。在generator中，我們不但可以通過for循環(huán)來迭代，還可以不斷調(diào)用 next()函數(shù) 獲取由 yield 語句返回的下一個值。但是Python的yield不但可以返回一個值，它還可以接收調(diào)用者發(fā)出的參數(shù)。yield其實(shí)是終端當(dāng)前的函數(shù)，返回給調(diào)用方。python3中使用yield來實(shí)現(xiàn)range，節(jié)省內(nèi)存，提高性能，懶加載的模式。

asyncio是Python 3.4 版本引入的 標(biāo)準(zhǔn)庫 ，直接內(nèi)置了對異步IO的支持。

從Python 3.5 開始引入了新的語法 async 和 await ，用來簡化yield的語法：

import asyncio

import threading

async def compute(x, y):

print("Compute %s + %s ..." % (x, y))

print(threading.current_thread().name)

await asyncio.sleep(x + y)

return x + y

async def print_sum(x, y):

result = await compute(x, y)

print("%s + %s = %s" % (x, y, result))

print(threading.current_thread().name)

if __name__ == "__main__":

loop = asyncio.get_event_loop()

tasks = [print_sum(1, 2), print_sum(3, 4)]

loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))

loop.close()

線程是內(nèi)核進(jìn)行搶占式的調(diào)度的，這樣就確保了每個線程都有執(zhí)行的機(jī)會。而 coroutine 運(yùn)行在同一個線程中，由語言的運(yùn)行時中的 EventLoop（事件循環(huán)） 來進(jìn)行調(diào)度。和大多數(shù)語言一樣，在 Python 中，協(xié)程的調(diào)度是非搶占式的，也就是說一個協(xié)程必須主動讓出執(zhí)行機(jī)會，其他協(xié)程才有機(jī)會運(yùn)行。

讓出執(zhí)行的關(guān)鍵字就是 await。也就是說一個協(xié)程如果阻塞了，持續(xù)不讓出 CPU，那么整個線程就卡住了，沒有任何并發(fā)。

PS: 作為服務(wù)端，event loop最核心的就是IO多路復(fù)用技術(shù)，所有來自客戶端的請求都由IO多路復(fù)用函數(shù)來處理;作為客戶端，event loop的核心在于利用Future對象延遲執(zhí)行，并使用send函數(shù)激發(fā)協(xié)程,掛起,等待服務(wù)端處理完成返回后再調(diào)用CallBack函數(shù)繼續(xù)下面的流程

Go語言的協(xié)程是 語言本身特性 ，erlang和golang都是采用了CSP(Communicating Sequential Processes)模式(Python中的協(xié)程是eventloop模型)，但是erlang是基于進(jìn)程的消息通信，go是基于goroutine和channel的通信。

Python和Go都引入了消息調(diào)度系統(tǒng)模型，來避免鎖的影響和進(jìn)程/線程開銷大的問題。

協(xié)程從本質(zhì)上來說是一種用戶態(tài)的線程，不需要系統(tǒng)來執(zhí)行搶占式調(diào)度，而是在語言層面實(shí)現(xiàn)線程的調(diào)度 。因?yàn)閰f(xié)程 不再使用共享內(nèi)存/數(shù)據(jù) ，而是使用 通信 來共享內(nèi)存/鎖，因?yàn)樵谝粋€超級大系統(tǒng)里具有無數(shù)的鎖，共享變量等等會使得整個系統(tǒng)變得無比的臃腫，而通過消息機(jī)制來交流，可以使得每個并發(fā)的單元都成為一個獨(dú)立的個體，擁有自己的變量，單元之間變量并不共享，對于單元的輸入輸出只有消息。開發(fā)者只需要關(guān)心在一個并發(fā)單元的輸入與輸出的影響，而不需要再考慮類似于修改共享內(nèi)存/數(shù)據(jù)對其它程序的影響。

新聞標(biāo)題：GO語言協(xié)程間通信,go 協(xié)程調(diào)度
分享地址：http://sd-ha.com/article32/hcoesc.html

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