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Goroutine

www.zhblog.net 2020-11-27

在 Go 中要让指定的流程并行执行非常简单，只需要将流程写在函数中，并在函数加个go就可以了，这样我们称之为启动一个 Goroutine。

使用 Gorutine

先来看个没有启用 Goroutine，却要写个龟兔赛跑游戏的例子，你可能是这么写的：

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand"
    "time"
)

func random(min, max int) int {
    rand.Seed(time.Now().Unix())
    return rand.Intn(max-min) + min
}

func main() {
    flags := [...]bool{true, false}
    totalStep := 10
    tortoiseStep := 0
    hareStep := 0
    fmt.Println("龟兔赛跑开始...")
    for tortoiseStep < totalStep && hareStep < totalStep {
        tortoiseStep++
        fmt.Printf("乌龟跑了 %d 步...\n", tortoiseStep)
        isHareSleep := flags[random(1, 10)%2]
        if isHareSleep {
            fmt.Println("兔子睡着了zzzz")
        } else {
            hareStep += 2
            fmt.Printf("兔子跑了 %d 步...\n", hareStep)
        }
    }
}

由于程序只有一个流程，所以只能将乌龟与兔子的行为混杂在这个流程中编写，而且为什么每次都先递增乌龟再递增兔子步数呢？这样对兔子很不公平啊！如果可以编写程序再启动两个流程，一个是乌龟流程，一个兔子流程，程序逻辑会比较清楚。

你可以将乌龟的流程与兔子的流程分别写在一个函数中，并用go启动执行：

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand"
    "time"
)

func random(min, max int) int {
    rand.Seed(time.Now().Unix())
    return rand.Intn(max-min) + min
}

func tortoise(totalStep int) {
    for step := 1; step <= totalStep; step++ {
        fmt.Printf("乌龟跑了 %d 步...\n", step)
    }
}

func hare(totalStep int) {
    flags := [...]bool{true, false}
    step := 0
    for step < totalStep {
        isHareSleep := flags[random(1, 10)%2]
        if isHareSleep {
            fmt.Println("兔子睡着了zzzz")
        } else {
            step += 2
            fmt.Printf("兔子跑了 %d 步...\n", step)
        }
    }
}

func main() {
    totalStep := 10

    go tortoise(totalStep)
    go hare(totalStep)

    time.Sleep(5 * time.Second) // 给予时间等待 Goroutine 完成
}

现在乌龟的流程与兔子的流程都清楚多了，程序的最后使用time.Sleep()让主流程沉睡了五秒钟，这是因为主流程一结束，所有的 Goroutine 就会停止。

使用 sync.WaitGroup

有没有办法知道 Goroutine 执行结束呢？实际上没有任何方法可以得知，除非你主动设计一种机制，可以在 Goroutine 结束时执行通知，使用 Channel 是一种方式，这在之后的文件再说明，这边先说明另一种方式，也就是使用sync.WaitGroup。

sync.WaitGroup可以用来等待一组 Goroutine 的完成，主流程中创建sync.WaitGroup，并透过Add告知要等待的 Goroutine 数量，并使用Wait等待 Goroutine 结束，而每个 Goroutine 结束前，必须执行sync.WaitGroup的Done方法。

因此，我们可以使用sync.WaitGroup来改写以上的范例：

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand"
    "sync"
    "time"
)

func random(min, max int) int {
    rand.Seed(time.Now().Unix())
    return rand.Intn(max-min) + min
}

func tortoise(totalStep int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()

    for step := 1; step <= totalStep; step++ {
        fmt.Printf("乌龟跑了 %d 步...\n", step)
    }
}

func hare(totalStep int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()

    flags := [...]bool{true, false}
    step := 0
    for step < totalStep {
        isHareSleep := flags[random(1, 10)%2]
        if isHareSleep {
            fmt.Println("兔子睡着了zzzz")
        } else {
            step += 2
            fmt.Printf("兔子跑了 %d 步...\n", step)
        }
    }
}

func main() {
    wg := new(sync.WaitGroup)
    wg.Add(2)

    totalStep := 10

    go tortoise(totalStep, wg)
    go hare(totalStep, wg)

    wg.Wait()
}

有个runtime.GOMAXPROCS()函数，可以设定 Go 同时间能使用的 CPU 数量，它会返回上一次设定的数字，如果传入小于 1 的值，不会改变任何设定，因此，可以使用runtime.GOMAXPROCS(0)知道目前的设定值。想在执行时期得知可用的 CPU 数量，可以使用runtime.NumCPU()函数，因此，为了确保 Go 会使用全部的 CPU 来运行，可以这么编写：