go并发编程笔记

并发编程

• 一、并发编程的相关概念
  １、并发编程概念：使多个任务【程序】可以在同一时间执行以便能够更快的得到结果
  ２、多元程序：允许操作系统同时运行多个程序，cpu来回切换，缺点：对系统资源进行无限制的抢夺造成程序频繁发生死锁现象
  ３、串行程序：只能被顺序执行的指令列表
  ４、并行程序：可以在并行的硬件上执行的并发程序
  ５、并发程序：被并发的执行的两个或两个以上的串行程序的统称
  ６、并发系统
  ７、并发程序的不确定性：没有明确的执行顺序
  ８、并发程序的内部交互
  　　　　同步的原则：某个资源同一时刻只能被一个程序占用
  　　　　同步的作用：避免在并发访问共享资源时可能存在的冲突，以及确保在互相传递数据时能够顺利的接通

• 二、多进程编程
  1、IPC：多进程程序中，程序之间需要互相协作完成任务，而多个进程程序之间的通讯方式就叫做IPC
  　　　基于通讯的ＩＰＣ方法：
  　　　　　以数据传输为手段：
  　　　　　　　管道：被用来传送字节流
  　　　　　　　消息队列：被用来传送结构化的消息对象
  　　　　　以共享内存为手段：主要为共享内存区，是最快的一种ＩＰＣ方法
  　　　基于信号的ＩＰＣ方法：操作系统信号机制，是唯一的一种一部ＩＰＣ方法
  　　　基于同步的ＩＰＣ方法：操作系统信号灯
  　　　
  　　　注：golang支持的　管道、信号、socket
  ２、进程：程序的执行被称为一个进程，是操作系统进行资源分配的一个基本单位
  　　ａ、进程的衍生：fork子进程
  　　ｂ、进程的标识：pid、ppid
  　　ｃ、进程的状态：
  　　　　可运行状态Ｒ：如果一个进程处于该状态，那么说明它将要、立刻或正在ＣＰＵ上运行
  　　　　可中断的睡眠状态Ｓ：当系统正在等待某个事件【如网络连接或信号灯】的发生时会进入此状态
  　　　　不可中断的睡眠状态Ｄ：和Ｓ的唯一区别就是不可被打断的
  　　　　暂停状态或跟踪状态Ｔ：向进程发送SIGSTOP信号就会使该进程进入暂停状态
  　　　　僵死状态Ｚ：表示改进程即将要结束，进程占用的绝大多数资源会也都已经回收
  　　　　退出状态Ｘ：
  　　ｄ、进程的空间：
  　　　　用户空间：用户进程不能与计算机硬件进行交互，生存与用户空间
  　　　　内核空间：内核可以与硬件进行交互，生存于内核空间
  　　ｅ、系统调用：为了使用户进程能够使用操作系统更底层的功能，内核暴露一些接口供其调用，这些接口调用称之为系统调用
  　　　　内核态：系统调用时，ＣＰＵ切换到内核态
  　　　　用户态：大部分时间ｃｕｐ处于用户态
  　　　　ＣＰＵ切换
  　　ｆ、进程切换和进程调度：是程序并发执行的基础

３、同步
　　　　竞态条件：当几个进程同时对同一个资源进行访问的时候，就很可能造成互相的干扰，这种互相的干扰就被称为竞态条件；通常在编码和测试过程中难以察觉
　　　　原子操作：执行过程中不能被中断的操作
　　　　　　必须有一个单一的汇编指令代表，并且需要得到芯片级别的支持；内核只提供了二进制位和整数的原子操作，只适合细粒度的简单操作, sync/atomic
　　　　临界区即互斥：只能被串行化的访问或执行的某个资源或某段代码
　　　　　　排他原则，不能依赖于任何计算机硬件
　　　　　　
三、管道

go语言高级编程笔记

一、面向并发的编程模型
　　首先，我们使用sync.WaitGroup来等待一组线程的结束，在主线程里可以调用Wait方法阻塞至所有线程结束；父线程调用Add方法来设定应等待的线程的数量；每个被等待的线程在结束时应调用Done方法，释放等待的线程的数量
　　在worker的循环中，为了保证total.value += i的原子性，我们通过sync.Mutex加锁和解锁来保证该语句在同一时刻只被一个线程访问

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var total struct {
    sync.Mutex
    value int
}

func worker(wg *sync.WaitGroup){
    defer wg.Done()
    
    for i := 0; i<=100; i++ {
        //total.Lock()
        total.value += i
        //total.Unlock()
    }
}

func main(){
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(2)
    go worker(&wg)
    go worker(&wg)
    wg.Wait()

    fmt.Println(total.value)
}

使用标准库的sync/atomic包对原子操作的支持进行改进

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "sync/atomic"
)

var total uint64

func worker(wg *sync.WaitGroup){
    defer wg.Done()

    var i uint64
    for i = 0; i<=100; i++ {
        atomic.AddUint64(&total, i)
    }
}

func main(){
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(2)
    go worker(&wg)
    go worker(&wg)
    wg.Wait()

    fmt.Println(total)
}

单件模式

var (
    instance *singleton
    once     sync.Once
)

func Instance() *singleton {
    once.Do(func() {
    instance = &singleton{}
    })
    return instance
}

二、常见的并发模式