煮泡面引发的Go协程之并发编程支持

swoole有协程,Go也有。我们知道与PHP相比,使用swoole和Go除了进程模型不一样,其主要的协程特性是关键。那么该如何使用协程呢?下面就来一起探讨下。

并发场景

我们经常听到PHP不支持多线程,那么多线程到底有什么好处?我们来想一个之前一个非常经典的泡泡面用时的问题。小明要泡泡面,其中烧水需要5分钟,洗菜需要3分钟,泡面需要5分钟,问小明泡好泡面一共需要几分钟。哈哈,那么就是这样回答,如果不支持并发那就是13分钟,如果支持并发那就是10分钟。是不是很清晰了呢?这就是多线程或者多进程的并发支持。

映射到编程里,就是假设你要执行一个购物车结算问题,需要顺序执行逻辑获取运费,获取包装费,再计算商品总价。于是如果支持并发,那么就可以在获取运费的同时发起获取包装费的请求,如果运气好的话这两个结果将同时返回,于是就可以直接执行后续的总价结算。

什么是协程

对操作系统而言,线程是最小的执行单元,进程是最小的资源管理单元。无论是进程还是线程,都是由操作系统所管理的。进程是应用程序的启动实例,进程拥有代码和打开的文件资源、数据资源、独立的内存空间。线程从属于进程,是程序的实际执行者,一个进程至少包含一个主线程,也可以有更多的子线程,线程拥有自己的栈空间。

协程(Coroutines)是一种比线程更加轻量级的存在,正如一个进程可以拥有多个线程一样,一个线程可以拥有多个协程。协程不是被操作系统内核所管理的,而是完全由程序所控制,也就是在用户态执行。这样带来的好处是性能大幅度的提升,因为不会像线程切换那样消耗资源。协程不是进程也不是线程,而是一个特殊的函数,这个函数可以在某个地方挂起,并且可以重新在挂起处外继续运行。所以说,协程与进程、线程相比并不是一个维度的概念。

协程与进程,线程的关系
因为协程不能操作内存资源,所以通过通道通信共享数据

用户态和内核态,协程在用户态执行,主要是省去系统开销,但要注意的是PHP/swoole的协程和go的协程是有些许区别的。

php是单进程单线程,协程和线程不同的是协程没办法利用多核cpu,想利用多核cpu需要依赖swoole的多线程模型。

swoole起一个进程池模块的进程,带协程。然后可以借助协程和通道创建比如mysql的连接池,用完连接对象最后必须回收到通道中。

Go 协程是基于多线程的,可以利用多核 CPU,同一时间可能会有多个协程在执行。

Go 语言原生层面就支持协层,不需要声明协程环境。

代码例子

go语言调起协程的语法非常简单。Go语言支持并发,我们只需要通过go关键字来开启goroutine即可。我们来看几个实用的场景例子。

1.开启协程并发执行

菜鸟教程的例子

上面的例子,输出的 hello 和 world 是没有固定先后顺序。因为它们是两个 goroutine 在执行。这是教程的说法,其实就是go开启了一个协程和main里的say同步执行着for循环,所以输出是同步并行的而不是顺序执行的。至于main里的say是否也是协程在运行呢,小马是打个问号的。有的同学要问题了,想这样并发是并发了,但是我要是还有后续的操作,该怎么判断并发都执行完毕可以进行后续上下文的代码操作了呢?别急,go定义一个叫做通道的数据结构。

2.使用通道,并发执行请求多个远程接口都得到结果后再进行后续逻辑

这里我们必须要使用到Go的一个数据结构,通道。关于通道,教程是这么定义的:

通道(channel)是用来传递数据的一个数据结构。通道可用于两个goroutine之间通过传递一个指定类型的值来同步运行和通讯。操作符 <-用于指定通道的方向,发送或接收。如果未指定方向,则为双向通道。

几个注意点要关注下:声明通道我们使用chan关键字即可,通道在使用前必须先创建:ch := make(chan int)。默认情况下,通道是不带缓冲区的。发送端发送数据,同时必须有接收端相应的接收数据。如果通道不带缓冲,发送方会阻塞直到接收方从通道中接收了值。这一点非常重要,因为我们可以用它来控制多个并发动作的全部执行完毕再进行后续的逻辑动作,否则就阻塞。

模拟定义两个远程接口
主体函数和执行输出

上面的代码例子模拟定义了两个通道,Go发起协程同时并发请求两个不同的远程接口,然后等两个远程接口都得到结果后,才执行后续的主线代码逻辑。我们看到输出的结果正是我们需要的结果。好了,Go协程的并发使用就到这了,是不是很简单?

关于通道,还可以支持设置缓冲区来实现异步,今天暂不讨论。教程说明如下,

如果通道带缓冲,发送方则会阻塞直到发送的值被拷贝到缓冲区内;如果缓冲区已满,则意味着需要等待直到某个接收方获取到一个值。接收方在有值可以接收之前会一直阻塞。带缓冲区的通道允许发送端的数据发送和接收端的数据获取处于异步状态,就是说发送端发送的数据可以放在缓冲区里面,可以等待接收端去获取数据,而不是立刻需要接收端去获取数据。

参考资料:

GO教程

协程

Go并发教程

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