Go 語言（也稱為 Golang）是一門由 Google 開發的程式語言，以其簡潔、高效和對併發程式設計的內建支援而在程式設計領域享有盛名。
在 Go 語言中，goroutine 是一項強大的併發特性，用於輕量級執行緒的建立和管理。
本文將向沒有接觸過 Go 語言的朋友，介紹 goroutine 的概念、使用場合，並提供具體的例子以演示其用法。
1. Goroutine 的概念：
Goroutine 是 Go 語言中用於併發執行的輕量級執行緒。與傳統的執行緒相比，goroutine 的建立和銷燬成本很低，可以在同一個程式中輕鬆建立多個 goroutine 而不會導致效能下降。Goroutines 之間透過通道（channel）進行通訊，實現了併發程式設計的簡潔和安全。
2. Goroutine的使用場合：
俗話說，紅粉贈佳人，寶劍送烈士。既然 Goroutine 有如此突出的能力，併發程式設計領域就是它大顯身手的舞臺。
在下列這些應用場景裡，我們都能看到 Goroutine 施展拳腳的身影。
- 併發執行任務： Goroutine 可用於同時執行多個任務，提高程式的效能。
- 非阻塞 I/O 操作： 在進行 I/O 操作時，可以使用 goroutine 確保其他任務繼續執行，而不是同步等待 I/O 完成。
- 事件驅動程式設計： Goroutine 可用於處理事件，如監聽 HTTP 請求、處理使用者輸入等。
- 併發演算法： 實現一些需要平行計算的演算法，透過 goroutine 可以更輕鬆地管理併發執行的部分。
- 定時任務： 使用 goroutine 和定時器可以實現定時執行的任務。
3. Goroutine 的具體例子：
我們透過一些具體的例子來說明。
例子1：簡單的併發任務執行
作為熱身，我們透過一些簡單的 Hello World 級別的例子來熟悉 Goroutine 的用法。
原始碼如下：
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
func printNumbers(wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
for i := 1; i <= 5; i++ {
fmt.Printf("%d ", i)
}
}
func printLetters(wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
for char := 'a'; char <= 'e'; char++ {
fmt.Printf("%c ", char)
}
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(2)
go printNumbers(&wg)
go printLetters(&wg)
wg.Wait()
}將上述原始碼另存為一個 .go 檔案裡，比如取名 1.go, 然後執行命令列 go run 1.go, 看到下面的輸出：
在這個例子中，我們透過關鍵字 go，建立了兩個 goroutine，一個用於列印數字，另一個用於列印字母。sync.WaitGroup 函式呼叫，用於等待這兩個 goroutine 執行完畢。這是 go 語言併發程式設計裡，最常用的同步機制之一。
例子2：併發下載多個網頁
原始碼如下：
package main
import (
"fmt"
"io/ioutil"
"net/http"
"sync"
)
func fetch(url string, wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
response, err := http.Get(url)
if err != nil {
fmt.Printf("Error fetching %s: %v\n", url, err)
return
}
defer response.Body.Close()
body, err := ioutil.ReadAll(response.Body)
if err != nil {
fmt.Printf("Error reading response body from %s: %v\n", url, err)
return
}
fmt.Printf("Length of %s: %d\n", url, len(body))
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup
urls := []string{"https://www.baidu.com", "https://cloud.tencent.com/", "https://www.qq.com/"}
for _, url := range urls {
wg.Add(1)
go fetch(url, &wg)
}
wg.Wait()
}執行上面的原始碼後，在控制檯看到下列輸出，列印了三個網站（百度，qq 和騰訊雲社群）首頁 html 檔案的長度（length）。
這個例子展示瞭如何使用 goroutine 併發地下載多個網頁。每個網頁都在單獨的goroutine中進行下載，從而減少了完成下載任務所需花費的時間。
從原始碼可以看出，如果是用 Java 這門傳統的程式語言完成這個需求的編碼工作，我們需要使用 Java 提供的 Thread 類和一些繁瑣的同步機制程式碼。而使用 Go 語言，透過 go fetch(url, &wg) 這一行短小精悍的語言，就可以輕鬆完成 goroutine 的啟動和根據 url 讀取 HTML 頁面資料的操作，程式碼大大簡化。
例子3：透過通道實現生產者-消費者模型
生產者-消費者是作業系統課程裡必學的概念之一。我們使用 func 關鍵字，分別定義了生產者和消費者兩個函式。生產者函式，使用 time.Sleep 方法，每隔 0.5 秒鐘生產一個正整數序列 1,2,3,4,5. 消費者函式，相應的每隔 0.5 秒鐘消費一個正整數。
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
func producer(ch chan<- int, wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
for i := 1; i <= 5; i++ {
ch <- i
fmt.Printf("Produced: %d\n", i)
time.Sleep(time.Millisecond * 500) // 模擬生產過程的延遲
}
close(ch)
}
func consumer(ch <-chan int, wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
for num := range ch {
fmt.Printf("Consumed: %d\n", num)
time.Sleep(time.Millisecond * 200) // 模擬消費過程的延遲
}
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup
ch := make(chan int, 3) // 建立帶緩衝通道，容量為3
wg.Add(2)
go producer(ch, &wg)
go consumer(ch, &wg)
wg.Wait()
}執行上面的 go 原始碼，輸出如下，生產一個正整數序列，然後消費，以此類推。
這個例子演示瞭如何使用 goroutine 和通道實現生產者-消費者模型。生產者將資料傳送到通道，而消費者從通道中接收並處理資料，透過 goroutine 實現了併發的生產和消費過程。
我們使用了帶緩衝的通道，容量為3。帶緩衝的通道允許在通道未被完全讀取的情況下進行寫入，這在生產者和消費者速度不一致時非常有用。
在生產者函式 producer 裡，在ch 是一個只寫的整數通道，wg 是一個 sync.WaitGroup 型別的指標，用於等待所有的goroutine完成。在這個函式中，生產者透過 ch <- i 向通道傳送整數 i，表示生產了一個產品。然後，透過 fmt.Printf 列印出生產的產品的資訊，並透過 time.Sleep 模擬生產過程的延遲。最後，透過 close(ch) 關閉通道，表示生產者不再向通道傳送資料。
再看消費者函式 consumer. ch 是一個只讀的整數通道，wg 是一個 sync.WaitGroup 型別的指標。在這個函式中，消費者透過 num := <-ch 從通道接收整數，表示消費了一個產品。然後，透過 fmt.Printf 列印出消費的產品的資訊，並透過 time.Sleep 模擬消費過程的延遲。這個迴圈會一直執行，直到通道被關閉，此時 range ch 將會退出。
總結
透過本文介紹的這三個例子，我們可以看到 goroutine 的強大之處。透過goroutine 和 channel 的組合，以及 sync.WaitGroup 的使用，Go 語言提供了強大而簡潔的併發程式設計機制。相信之前有過 Java 程式設計經驗的開發者，對於 Java 和 Go 這兩門程式語言，在實現同一需求所需的不同程式碼量的差異，更是深有體會。