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我們都知道，在并發(fā)編程中，線程安全是非常重要的。接下來我們就假定一個(gè)場(chǎng)景，復(fù)現(xiàn)一下線程不安全的情況，再聊聊如何在Go中解決
場(chǎng)景
我們現(xiàn)在需要對(duì)1~100求他們的階乘，并將結(jié)果放到一個(gè)map中
1! = 1 = 1 2! = 1 * 2 = 2 3! = 1 * 2 * 3 = 6 4! = 1 * 2 * 3 * 4 = 24 5! = 1 * 2 * 3 * 4 * 5 = 120 ... { 1: 1 2: 2 3: 6 4: 24 5: 120 ... }
代碼實(shí)現(xiàn)
var factorialMap = make(map[int]int) func Factorial(n int) { result := 1 for i := 1; i <= n; i++ { result *= i } factorialMap[n] = result } func main() { for i := 1; i < 10; i++ { Factorial(i) } for k, v := range factorialMap { fmt.Printf("%d 的階乘是%dn", k, v) } }
上述代碼執(zhí)行結(jié)果其實(shí)是沒問題的，為什么會(huì)出現(xiàn)亂序呢？因?yàn)檫@是go語言中map其實(shí)就是亂序的，按照我們的理解，先存的先出，但是不好意思，Golang的map不是這樣的。 上面執(zhí)行也沒什么問題啊，細(xì)心的同學(xué)可能發(fā)現(xiàn)了，這個(gè)版本的代碼并沒有用上并發(fā)，對(duì)吧。好接下來我們繼續(xù)改進(jìn)
并發(fā)實(shí)現(xiàn)
var factorialMap = make(map[int]int) func Factorial(n int) { result := 1 for i := 1; i <= n; i++ { result *= i } factorialMap[n] = result } func main() { for i := 1; i < 10; i++ { go Factorial(i) } for k, v := range factorialMap { fmt.Printf("%d 的階乘是%dn", k, v) } }
我們可以發(fā)現(xiàn)，并發(fā)版就是在調(diào)用計(jì)算階乘函數(shù)的前面加上了一個(gè)go而已。不要小看這個(gè)go，扯遠(yuǎn)了，當(dāng)然大家知道這是go語言中開啟一個(gè)協(xié)程的關(guān)鍵字即可。
執(zhí)行結(jié)果就是，控制臺(tái)啥都沒輸出，這是因?yàn)橹鲄f(xié)程和子協(xié)程之間的執(zhí)行關(guān)系，下面我們畫圖理解
從上圖中我們可以發(fā)現(xiàn)，主協(xié)程執(zhí)行的時(shí)間短（表現(xiàn)在比較短），子協(xié)程執(zhí)行時(shí)間比較長（表現(xiàn)在比較長） 我們一定要記住，子協(xié)程是相對(duì)于當(dāng)前的主協(xié)程來說的，如果主協(xié)程不存在了，那就沒有子協(xié)程了
所以上面代碼啥都沒輸出就是因?yàn)椋鲄f(xié)程已經(jīng)執(zhí)行完了，但是子協(xié)程還沒做完，那子協(xié)程都沒做完，factorialMap中能有東西嗎？
主等子
這就引出我們第一個(gè)問題，主協(xié)程如何等待子協(xié)程執(zhí)行完再退出程序。我們現(xiàn)在用一個(gè)最簡(jiǎn)單，最容易想到的做法
var factorialMap = make(map[int]int) func Factorial(n int) { result := 1 for i := 1; i <= n; i++ { result *= i } factorialMap[n] = result } func main() { for i := 1; i < 100; i++ { go Factorial(i) } time.Sleep(time.Second * 3) for k, v := range factorialMap { fmt.Printf("%d 的階乘是%dn", k, v) } }
當(dāng)并發(fā)數(shù)比較小的時(shí)候，這個(gè)問題可能不會(huì)出現(xiàn)，一旦并發(fā)數(shù)變大，問題就立馬出現(xiàn)了
圖中的執(zhí)行結(jié)果是并發(fā)map寫入錯(cuò)誤為什么會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題，我們假設(shè)100個(gè)人往一個(gè)籃子里放水果，很容易。但是100個(gè)人從一個(gè)籃子里拿水果，那就會(huì)出問題，首先，籃子里的水果不一定夠100個(gè)，其二每個(gè)人都想先拿，必然會(huì)引起爭(zhēng)搶。
問題一優(yōu)化
針對(duì)上面的問題，我們引入全局鎖的概念。這就有點(diǎn)像我們上廁所，100個(gè)人都想上廁所，但廁所只有1個(gè)，誰先搶到了誰先上，并且這個(gè)人還有給廁所上鎖，防止其他人進(jìn)來
var factorialMap = make(map[int]int) var lock sync.Mutex func Factorial(n int) { result := 1 for i := 1; i <= n; i++ { result *= i } // defer 不好理解 // defer func(){ // lock.Unlock() // 執(zhí)行完解鎖 // }() lock.Lock() // 執(zhí)行時(shí)上鎖 factorialMap[n] = result lock.Unlock() // 執(zhí)行后解鎖 } func main() { for i := 1; i < 100; i++ { go Factorial(i) } time.Sleep(time.Second * 3) for k, v := range factorialMap { fmt.Printf("%d 的階乘是%dn", k, v) } }
執(zhí)行結(jié)果有0可能是數(shù)據(jù)類型存不下了導(dǎo)致的，這個(gè)大家不用關(guān)心
這樣我們就解決了資源競(jìng)爭(zhēng)的問題了。但其實(shí)還有一個(gè)問題，就是我們?cè)谥鲄f(xié)程中還是必須手動(dòng)等待，這要非常不好，那如果子協(xié)程3秒內(nèi)解決不了怎么辦？
問題二優(yōu)化
這個(gè)問題是我們不想在主協(xié)程中手動(dòng)等待子協(xié)程，換句話說是我們不想直接在代碼中寫明要等待多長時(shí)間
這里我們就引入了WaitGroup
var factorialMap = make(map[int]int) var lock sync.Mutex var wg sync.WaitGroup func Factorial(n int) { result := 1 for i := 1; i <= n; i++ { result *= i } lock.Lock() // 執(zhí)行時(shí)上鎖 factorialMap[n] = result lock.Unlock() // 執(zhí)行后解鎖 wg.Done() } func main() { for i := 1; i < 100; i++ { wg.Add(1) go Factorial(i) } wg.Wait() for k, v := range factorialMap { fmt.Printf("%d 的階乘是%dn", k, v) } }
WaitGroup的內(nèi)部原理大家自己細(xì)扣，我這就不講了 總結(jié)來說就是WaitGroup是一個(gè)籃子，每開一個(gè)協(xié)程，就往籃子中加一個(gè)標(biāo)識(shí)（Add函數(shù)），每執(zhí)行完一個(gè)協(xié)程，就從籃子中減去一個(gè)標(biāo)識(shí)（Done函數(shù)），最后查看籃子中，如果是空的，就表示協(xié)程執(zhí)行完了（Wait函數(shù)）
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