Golang最為讓人熟知的併發模型當屬CSP併發模型，也就是由goroutine和channel構成的GMP併發模型，具體內容不在贅述了，可以翻回之前的文章檢視。在這裡，要講講Golang的其他併發方式。

Golang不僅可以使用CSP併發模式，還可以使用傳統的共享資料的併發模式。

臨界區(critical section)

這是傳統語言比較常用的的方式，即加鎖。加鎖使其執行緒同步，每次只允許一個goroutine進入某個程式碼塊，此程式碼塊區域稱之為"臨界區(critical section)”。

Golang為*臨界區(critical section)*提供的是互斥鎖的包和條件變數的包。

互斥鎖

就是通常使用的鎖，用來讓執行緒序列用的。Golang提供了互斥鎖sync.Mutex和讀寫互斥鎖 sync.RWMutex，用法極其簡單：

var s sync.Mutex
    
s.Lock()
    
// 這裡的程式碼就是序列了，吼吼吼。。。
    
s.Unlock()


複製程式碼

Lock和Unlock

sync.Mutex和sync.RWMutex的區別

沒啥大的區別，只不過sync.RWMutex更加細膩，可以將“讀操作”和“寫操作”區別對待。 sync.RWMutex中的Lock和unLock針對寫操作

var s sync.RWMutex

s.Lock()

// 上寫鎖了，吼吼

s.Unlock()
複製程式碼

sync.RWMutex中的RLock和RUnLock針對讀操作

var s sync.RWMutex

s.RLock()

// 上讀鎖了，吼吼..

s.RUnlock()
複製程式碼

讀寫鎖有以下規則：

• 寫鎖被鎖定，（再試圖進行）讀鎖和寫鎖都阻塞
• 讀鎖被鎖定，（再試圖進行）寫鎖阻塞，（再試圖進行）讀鎖不阻塞

即：多個寫操作不能同時進行，寫操作和讀操作也不能同時進行，多個讀操作可以同時進行

注意事項：

• 不要重複鎖定互斥鎖；因為程式碼寫起來麻煩，容易出錯，萬一死鎖(deadlock)了就廢了。Go語言執行時系統自己丟擲的panic都屬於致命錯誤，都是無法恢復的，呼叫recover函式對它們起不到任何作用。一旦產生死鎖，程式必然崩潰。
• 鎖定和解鎖一定要成對出現，如果怕忘記解鎖，最好是使用defer語句來解鎖；但是，一定不要對未鎖定的或者已經鎖定的互斥鎖解鎖，因為會觸發panic，而且此panic和死鎖一樣，屬於致命錯誤，程式肯定崩潰
• sync.Mutex是個結構體，儘量不要其當做引數，在多個函式直接傳播。因為沒啥意義，Golang的引數都是副本，多個副本之間都是相互獨立的。

條件變數Cond

互斥鎖是用來鎖住資源，“創造”臨界區的。而條件變數Cond可以認為是用來自行排程執行緒(在此即為groutine)的，當某個狀態時，阻塞等待，當狀態改變時，喚醒。

Cond的使用，離不開互斥鎖，即離不開sync.Mutex和sync.RWMutex。 Cond初始化都需要有個互斥鎖。（ps:哪怕初始化不需要，就應用場景而言，也得需要個互斥鎖）

Cond提供Wait、Signal、Broadcast 三種方法。 Wait表示執行緒(groutine)阻塞等待； Signal表示喚醒等待的groutine； Broadcast表示喚醒等待的所有groutine;

初始化：

cond := sync.NewCond(&sync.Mutex{})
複製程式碼

在其中一個groutine中:

cond.L.Lock()
for status == 0 {
     cond.Wait()
}
//狀態改變，goroutine被喚醒後，乾點啥。。。
cond.L.Unlock()
複製程式碼

以上算是模板

在另外一個groutine中:

cond.L.Lock()
status = 1
cond.Signal() // 或者使用cond.Broadcast()來喚醒以上groutine中沉睡的groutine
cond.L.Unlock()
複製程式碼

原子操作(atomicity)

原子操作是硬體晶片級別的支援，所以可以保證絕對的執行緒安全。而且執行效率比其他方式要高出好幾個數量級。

Go語言的原子操作當然也是基於CPU和作業系統的，Go語言提供的原子操作的包是sync/atomic，此包提供了加(Add)、CAS(交換並比較 compare and swap)、成對出現的儲存(store)和載入(load)以及交換(swap)。

此包提供的大多數函式針對的資料型別也非常的單一：只有整型！使用方式十分的簡單，看著函式直接呼叫就好。

var a int32
a = 1
a = atomic.AddInt32(&a, 2) //此處是原子操作，就這麼簡單，吼吼
複製程式碼

在此特別強調一下CAS，CAS對應的函式字首是“CompareAndSwap”，含義和用法正如英文翻譯：比較並交換。在進行CAS操作的時候，函式會先判斷被操作變數的當前值是否與我們預期的舊值相等，如果相等，它就把新值賦給該變數，並返回true，反之，就忽略此操作，並返回false。

可能是Golang提供的原子操作的資料型別實在是有限，Go又補充了一個結構體atomic.Value，此結構體相當於一個小容器，可以提供原子操作的儲存store和提取load

var atomicVal atomic.Value
str := "hello"

atomicVal.Store(str) //此處是原子操作哦

newStr := atomicVal.Load() //此處是原子操作哦 
複製程式碼

其他

為了能更好的排程goroutine，Go提供了sync.WaitGroup、sync.Once還有context

sync.WaitGroup

sync.WaitGroup的作用就是在多goroutine併發程式中，讓主goroutine等待所有goroutine執行結束。（直接檢視程式碼註釋） sync.WaitGroup提供了三個函式Add、Done和Wait三者用法如下：

• Add 寫在主goroutine中，引數為將要執行的goroutine的數量
• Done 寫在各個非主goroutine中，表示執行結束
• Wait 寫在主goroutine中，block主goroutine，等待所有其他goroutine執行結束

var wait sync.WaitGroup

    wait.Add(2) //必須是執行的goroutine的數量

    go func() {
        //TODO 一頓小操作
        defer wait.Done() // done函式用在goroutine中，表示goroutine操作結束
    }()

    go func() {
        //TODO 一頓小操作
        defer wait.Done() // done函式用在goroutine中，表示goroutine操作結束
    }()

    wait.Wait() // block住了，直到所有goroutine都結束

複製程式碼

注意

sync.WaitGroup中有一個計數器，記錄的是需要等待的goroutine的數量，預設值是0，可以通過Add方法來增加或者減少值，但是切記，千萬不能讓計數器的值小於零，會觸發panic！

sync.WaitGroup呼叫Wait方法的時候，sync.WaitGroup中計數器的值一定要為0。因此Add中的值一定要等於非主goroutine的數量！ 且不要把Add和Wait方法放到不同的goroutine中執行！

sync.Once

真真正正的只執行一次。

sync.Once只要一個方法：Do，裡面就一個引數:func。多說無益，複製下面程式碼，猜猜執行結果就知道了。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var once sync.Once
    onceBody := func() {
        fmt.Println("Only once")
    }
    done := make(chan bool)
    for i := 0; i < 10; i++ {
        go func() {
            once.Do(onceBody)
            done <- true
        }()
    }
    for i := 0; i < 10; i++ {
        <-done
    }
}

複製程式碼

執行結果

Only once
複製程式碼

沒錯，只有一行。真只執行了一次。

context

context可以用來實現一對多的goroutine協作。這個包的應用場景主要是在API中。字面意思也很直接，上下文。當一個請求來時，會產生一個goroutine，但是這個goroutine往往要衍生出許多額外的goroutine去處理操作，例如連結database、請求rpc請求。。等等，這些衍生的goroutine和主goroutine有很多公用資料的，例如同一個請求生命週期、使用者認證資訊、token等，當這個請求超時或者被取消的時候，這裡所有的goroutine都應該結束。context就可以幫助我們達到這個效果。

很顯然，主goroutine和衍生的所有子goroutine之間形成了一顆樹結構。我們的context可以從根節點遍佈整棵樹，當然，是執行緒安全的。

執行緒之間的基本是這樣的：

func DoSomething(ctx context.Context, arg Arg) error {
    // ... use ctx ...
}
複製程式碼

有兩個根context:background和todo；這兩個根都是contenxt空的，沒有值的。兩者也沒啥太本質的區別，Background是最常用的，作為Context這個樹結構的最頂層的Context，它不能被取消。當不知道用啥context的時候就可以用TODO。

根生成子節點有以下方法：

//生成可撤銷的Context (手動撤銷)
func WithCancel(parent Context) (ctx Context, cancel CancelFunc)

//生成可定時撤銷的Context (定時撤銷)
func WithDeadline(parent Context, deadline time.Time) (Context, CancelFunc)

//也是生成可定時撤銷的Context (定時撤銷)
func WithTimeout(parent Context, timeout time.Duration) (Context, CancelFunc)

//不可撤銷的Context,可以存一個kv的值
func WithValue(parent Context, key, val interface{}) Context
複製程式碼

可撤銷的Context

以下是每個方法的呼叫方式(全都來自godoc，可貼上複用)： 可撤銷的func WithCancel(parent Context) (ctx Context, cancel CancelFunc)

    gen := func(ctx context.Context) <-chan int {
        dst := make(chan int)
        n := 1
        go func() {
            for {
                select {
                case <-ctx.Done(): //只有撤銷函式被呼叫後，才會觸發
                    return 
                case dst <- n:
                    n++
                }
            }
        }()
        return dst
    }

    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    defer cancel()  //呼叫返回的cancel方法來讓 context宣告週期結束

    for n := range gen(ctx) {
        fmt.Println(n)
        if n == 5 {
            break
        }
    }
複製程式碼

要想結束所有執行緒，就呼叫ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())函式返回的cancel函式即可，當撤銷函式被呼叫之後，對應的Context值會先關閉它內部的接收通道，也就是它的Done方法返回的通道。

WithDeadline和WithTimeout用法基本類似，而且WithTimeout函式內部呼叫了WithDeadline函式。兩者唯一區別是WithTimeout表示從現在開始xxx超時，而WithDeadline的時間可以是之前的時間：意思是說WithTimeout表示從現在開始， xxx時間後超時。而WithDeadline表示xx時間點，結束！這個時間點可以是昨天，時間點不收任何限制。

以下是godoc給出的列子：

WithDeadline

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    d := time.Now().Add(50 * time.Millisecond)
    ctx, cancel := context.WithDeadline(context.Background(), d)

    // Even though ctx will be expired, it is good practice to call its
    // cancelation function in any case. Failure to do so may keep the
    // context and its parent alive longer than necessary.
    defer cancel() //時間超時會自動呼叫

    select {
    case <-time.After(1 * time.Second):
        fmt.Println("overslept")
    case <-ctx.Done():
        fmt.Println(ctx.Err())
    }

}

複製程式碼

輸出：

context deadline exceeded
複製程式碼

WithTimeout

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    // Pass a context with a timeout to tell a blocking function that it
    // should abandon its work after the timeout elapses.
    ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 50*time.Millisecond)
    defer cancel() //時間超時會自動呼叫

    select {
    case <-time.After(1 * time.Second):
        fmt.Println("overslept")
    case <-ctx.Done():
        fmt.Println(ctx.Err()) // prints "context deadline exceeded"
    }

}

複製程式碼

輸出：

context deadline exceeded
複製程式碼

不可撤銷的context，傳遞值

WithValue可以用來在傳遞值的，值的存取是以KV的形式來進行的。直接上例子

type favContextKey string

    f := func(ctx context.Context, k favContextKey) {
        if v := ctx.Value(k); v != nil {
            fmt.Println("found value:", v)
            return
        }
        fmt.Println("key not found:", k)
    }

    k := favContextKey("language")
    k1 := favContextKey("Chinese")
    ctx := context.WithValue(context.Background(), k, "Go")
    ctx1 := context.WithValue(ctx, k1, "Go1")

    f(ctx1, k1)
    f(ctx1, k)
複製程式碼

輸出：

found value: Go1
found value: Go
複製程式碼

更多精彩內容，請關注我的微信公眾號 網際網路技術窩 或者加微信共同探討交流：