Golang 中多執行緒稱為" Goroutine" ，在其他程式語言中大多稱為" Thread"，本文提供常用的五種用法，下文提供範例並詳述使用方式(channel, context, sync.WaitGroup, Select, sync.Lock)。
在Go語言中，對於多執行緒是相當友善好用的，相對其他語言所需要的資源與行數都少很多。以Java 8為例，執行一個Thread 預設需要分配1MB 記憶體，而Golang只需要2kB(超級輕量) 。範例程式
a goroutine memory Goroutine 可以在os 記憶體中啟到1G的數量，換句話說Java thread在同樣1G的條件最多只能執行1024 mb/1 mb條，而Goroutine則可執行(1024kb*1024kb)/2kb條執行緒
Golang 多執行緒使用方式
在Golang 中使用Goroutine 只要在 func前面加上 “ go”關鍵字 就可以直接啟動執行序。一般來說golang 執行緒會隨著父親死亡而跟著release 。如下範例程式:
Copy package main
import (
"fmt"
"time"
)
// 範例主要展示主執行緒執行結束後，會將子執行緒release
func main () {
// 執行子執行序
go func (){
time. Sleep ( 100000000 )
fmt. Println ( "goroutine Done!" )
}()
fmt. Println ( "Done!" )
}
Goroutine 基本用法程式執行結果
以上執行的結果為"Done！"，原因是在未執行完Goroutine的時候就自動的被釋放掉了，導致不會印出Goroutine Done！的字樣。
一般來說使用多執行緒中，最常會遇到會5個問題如下:
根據上述問題，基本上都可以透過channel, context, sync.WaitGroup, Select, sync.Mutex等方式解決，下面詳細解析如何解決:
1. 多執行緒相互溝通
傳統作業系統學科中所學的，執行緒間的存取有兩種方式:
共用透過記憶體 => 而在這邊介紹的都是以記憶體的方式進行存取
Goroutine的溝通主要可以透過channel、全域變數進行操作。Channel有點類似Linux C語言中pipe的方式，主要分成分為寫入端與讀取端。而全域變數的方式就是單純變數。
首先Channel的部份，宣告的方式是透過chan關鍵字宣告，搭配make 關鍵字令出空間，語法為: make(chan 型別 容量) 。例子如下：
example: 多執行緒相互溝通(使用channel)
Copy package main
import (
"fmt"
"time"
)
// 範例: channel控制執行緒，收集兩個執行序的資料 1、2
func main () {
// 宣告channel make(chan 型態 <容量>)
val := make ( chan int )
// 執行第一個執行緒
go func () {
fmt. Println ( "intput val 1" )
val <- 1 //注入資料1
}()
// 執行第二個執行緒
go func () {
fmt. Println ( "intput val 2" )
val <- 2 //注入資料2
time. Sleep (time.Millisecond * 100 )
}()
ans := [] int {}
for {
ans = append (ans, <- val) //取出資料
fmt. Println (ans)
if len (ans) == 2 {
break
}
}
}
example 執行結果
Tips: <- chan // 代表的是從channel中取出 chan <- //代表注入資料進去channel
另一個方式就是比較傳統的方式進行存取，直接使用變數進行存取 如下:
example 2: 多執行緒相互溝通(共用變數)
Copy package main
import (
"fmt"
"time"
)
// 範例: 共用變數
func main () {
val := 1
// 執行第一個執行緒
go func () {
fmt. Println ( "first" , val)
}()
// 執行第二個執行緒
go func () {
fmt. Println ( "sec " , val)
}()
time. Sleep (time.Millisecond * 500 )
}
example 2 執行結果
2. 等待一執行緒結束後再接續工作
比較熟悉Java的人可以聯想到Join的概念，而在Golang中要做到等待的這件事情有兩個方法，一個是sync.WaitGroup、另一個是channel。
首先Sync.WaitGroup 像是一個計數器 ，啟動一條Goroutine 計數器 +1; 反之結束一條 -1。若計數器為複數代表Error。
example 3: 等待一執行緒結束後再接續工作(使用sync.WaitGroup)
Copy package main
import (
"log"
"sync"
"time"
)
//範例: 等待一執行緒結束後再接續工作(使用WaitGroup)
func main () {
var wg sync . WaitGroup
// 執行執行緒
go func () {
defer wg. Done () //defer表示最後執行，因此該行為最後執行wg.Done()將計數器-1
defer log. Println ( "goroutine drop out" )
log. Println ( "start a go routine" )
time. Sleep (time.Second) //休息一秒鐘
}()
wg. Add ( 1 ) //計數器+1
time. Sleep (time.Millisecond * 30 ) //休息30 ms
log. Println ( "wait a goroutine" )
wg. Wait () //等待計數器歸0
}
example 3執行結果
Channel 的作法是利用等待提取、等待可注入 會lock住的特性，達到Sync.WaitGroup 的功能。
Copy package main
import (
"log"
"time"
)
func main () {
forever := make ( chan int ) //宣告一個channel
//執行執行序
go func () {
defer log. Println ( "goroutine drop out" )
log. Println ( "start a go routine" )
time. Sleep (time.Second) //等待1秒鐘
forever <- 1 //注入1進入forever channel
}()
time. Sleep (time.Millisecond * 30 ) //等待30 ms
log. Println ( "wait a goroutine" )
<- forever // 取出forever channel 的資料
}
example 4 執行結果
3. 多執行緒共用同一個變數
在多執行緒的世界，只是讀取一個共用變數是不會有問題的，但若是要進行修改可能會因為多個執行緒正在存取造成concurrent 錯誤。若要解決這種情況，必須在存取時先將資源lock住，就可以避免這種問題。
Copy package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
//範例: 多個執行序讀寫同一個變數
func main () {
var lock sync . Mutex // 宣告Lock 用以資源佔有與解鎖
var wg sync . WaitGroup // 宣告WaitGroup 用以等待執行序
val := 0
// 執行 執行緒: 將變數val+1
go func () {
defer wg. Done () //wg 計數器-1
//使用for迴圈將val+1
for i := 0 ; i < 10 ; i ++ {
lock. Lock () //佔有資源
val ++
fmt. Printf ( "First gorutine val++ and val = %d \n" , val)
lock. Unlock () //釋放資源
time. Sleep ( 3000 )
}
}()
// 執行 執行緒: 將變數val+1
go func () {
defer wg. Done () //wg 計數器-1
//使用for迴圈將val+1
for i := 0 ; i < 10 ; i ++ {
lock. Lock () //佔有資源
val ++
fmt. Printf ( "Sec gorutine val++ and val = %d \n" , val)
lock. Unlock () // 釋放資源
time. Sleep ( 1000 )
}
}()
wg. Add ( 2 ) //記數器+2
wg. Wait () //等待計數器歸零
} example 5執行結果
Tips: sync.Mutex: 宣告資源鎖 Lock: 在存取時需要將資源鎖住 Unlock: 存取結束後需要釋放出來給需要的執行序使用
4. 不同執行緒產出影響後續邏輯
執行多執行緒控制時，可能會多個執行緒產生出的結果都不一樣，但每個結果都會影響下一步的動作。例如: 在做error控制時，只要某一個Goroutine 錯誤時，就做相對應的處置，這樣的需求中，需要提不同錯誤不同的對應處置。此時在這種情況下，就需要select多路複用 的方式解:
Copy package main
import (
"fmt"
"math/rand"
"time"
)
//範例:不同執行緒產出影響後續邏輯，使用多路復用。
func main () {
firstRoutine := make ( chan string ) //宣告給第1個執行序的channel
secRoutine := make ( chan string ) //宣告給第2個執行序的channel
rand. Seed (time. Now (). UnixNano ())
go func () {
r := rand. Intn ( 100 )
time. Sleep (time.Microsecond * time. Duration (r)) //隨機等待 0~100 ms
firstRoutine <- "first goroutine"
}()
go func () {
r := rand. Intn ( 100 )
time. Sleep (time.Microsecond * time. Duration (r)) //隨機等待 0~100 ms
secRoutine <- "Sec goroutine"
}()
select {
case f := <- firstRoutine: //第1個執行序先執行後所要做的動作
fmt. Println (f)
return
case s := <- secRoutine: //第2個執行序先執行後所要做的動作
fmt. Println (s)
return
}
} example 6執行結果
上面程式碼的例子，當其中一條Goroutine 先結束時，主程式就會自動結束。而Select的用法就是去聽哪一個channel已經先被注入資料，而做相對應的動作，若同時則是隨機採用對應的方案 。
5. 兄弟執行緒間不求同生只求同死
在Goroutine主要的基本用法與應用，在上述都可以做到。在這一章節主要是介紹一些進階用法" Context"。這種用法主要是在go 1.7之後才正式被收入官方套件中，使得更方便的控制Goroutine的生命週期。
主要提供以下幾種方法:
WithCancel: 當parent呼叫cancel方法之後 ，所有相依的Goroutine 都會透過context接收parent要所有子執行序結束的訊息。
WithDeadline: 當所設定的時間到時 所有相依的Goroutine 都會透過context接收parent要所有子執行序結束的訊息。
WithTimeout: 當所設定的日期到時 所有相依的Goroutine 都會透過context接收parent要所有子執行序結束的訊息。
WithValue: parent可透過訊息的方式 與所有相依的Goroutine進行溝通。
以WithTimeout作為例子，下面例子是透過context的方式設定當超過10 ms沒結束Goroutine的執行，則會發起"context deadline exceed"的錯誤訊息，或者成功執行就發出overslept的訊息
範例: 兄弟執行緒間不求同生只求同死，使用context
Copy package main
import (
"context"
"fmt"
"sync"
"time"
)
//範例: 兄弟執行緒間不求同生只求同死，使用context
const shortDuration = 1001 * time.Millisecond
var wg sync . WaitGroup //宣告計數器
func aRoutine (ctx context . Context ) {
defer wg. Done () //當該執行緒執行到最後計數器-1
select {
case <- time. After ( 1 * time.Second): // 1秒之後繼續執行
fmt. Println ( "overslept" )
case <- ctx. Done ():
fmt. Println (ctx. Err ()) // context deadline exceeded
}
}
func main () {
d := time. Now (). Add (shortDuration)
ctx, cancel := context. WithDeadline (context. Background (), d) //宣告一個context.WithDeadline並注入1.001秒之類為執行完的執行緒將發產出ctx.Err
defer cancel () // 程式最後執行WithDeadline失效
go aRoutine (ctx) // 啟動aRoutine執行序
wg. Add ( 1 ) // 計數器+1
wg. Wait () //等待計數器歸零
} example 7 執行結果
Tips: context.Background(): 取得Context的實體 context.WithDeadline(Context實體, 時間): 使用WithDeadline並設定好時間 Cancel 則是在程式結束前需要被使用，否則會有memory leak的錯誤訊息
總結
在Golang多執行緒的世界中，最常用的就是共用變數、channel、 Select、sync.WaitGroup、sync.Lock等方式，比較進階的用法是Context。Context主要就是官方提供一個interface使得大家更方便的去操作，若使用者不想使用也是可以透過channel自行實作。
