【译】如何使用 Golang 中的 Go

【译】如何使用Golang中的Go校对者：altairlu如何使用Golang中的Go-Routines写出高性能的代码为了用Golang写出快速的代码，你需要看一下RobPike的视频-Go-Routines。他是Golang的作者之一。如果你还没有看过视频，请继续阅读，这篇文章是我对那个视频内容的一些个人见解。我感觉视频不是很完整。我猜Rob因为时间关系忽略掉了一些他认为不值得讲的观点。不过我花了很多的时间来写了一篇综合全面的关于go-routines的文章。我没有涵盖视频中涵盖的所有主题。我会介绍一些自己用来解决Golang常见问题的项目。好的，为了写出很快的Golang程序，有三个概念你需要完全了解，那就是Go-Routines，闭包，还有管道。Go-Routines让我们假设你的任务是将100个盒子从一个房间移到另一个房间。再假设，你一次只能搬一个盒子，而且移动一次会花费一分钟时间。所以，你会花费100分钟的时间搬完这100个箱子。现在，为了让加快移动100个盒子这个过程，你可以找到一个方法更快的移动这个盒子（这类似于找一个更好的算法去解决问题）或者你可以额外雇佣一个人去帮你移动盒子（这类似于增加CPU核数用于执行算法）这篇文章重点讲第二种方法。编写go-routines并利用一个或者多个CPU核心去加快应用的执行。任何代码块在默认情况下只会使用一个CPU核心，除非这个代码块中声明了go-routines。所以，如果你有一个70行的，没有包含go-routines的程序。它将会被单个核心执行。就像我们的例子，一个核心一次只能执行一个指令。因此，如果你想加快应用程序的速度，就必须把所有的CPU核心都利用起来。所以，什么是go-routine。如何在Golang中声明它？让我们看一个简单的程序并介绍其中的go-routine。示例程序1假设移动一个盒子相当于打印一行标准输出。那么，我们的实例程序中有10个打印语句（因为没有使用for循环，我们只移动10个盒子）。packagemainimportfmtfuncmain(){fmt.Println(Box1)fmt.Println(Box2)fmt.Println(Box3)fmt.Println(Box4)fmt.Println(Box5)fmt.Println(Box6)fmt.Println(Box7)fmt.Println(Box8)fmt.Println(Box9)fmt.Println(Box10)}因为go-routines没有被声明，上面的代码产生了如下输出。输出Box1Box2Box3Box4Box5Box6Box7Box8Box9Box10所以，如果我们想在在移动盒子这个过程中使用额外的CPU核心，我们需要声明一个go-routine。包含Go-Routines的示例程序2packagemainimportfmtfuncmain(){gofunc(){fmt.Println(Box1)fmt.Println(Box2)fmt.Println(Box3)}()fmt.Println(Box4)fmt.Println(Box5)fmt.Println(Box6)fmt.Println(Box7)fmt.Println(Box8)fmt.Println(Box9)fmt.Println(Box10)}这儿，一个go-routine被声明且包含了前三个打印语句。意思是处理main函数的核心只执行4-10行的语句。另一个不同的核心被分配去执行1-3行的语句块。输出Box4Box5Box6Box1Box7Box8Box2Box9Box3Box10分析输出在这段代码中，有两个CPU核心同时运行，试图执行他们的任务，并且这两个核心都依赖标准输出来完成它们相应的任务（因为这个示例中我们使用了print语句）换句话来说，标准输出（运行在它自己的一个核心上）一次只能接受一个任务。所以，你在这儿看到的是一种随机的排序，这取决于标准输出决定接受core1core2哪个的任务。如何声明go-routine？为了声明我们自己的go-routine，我们需要做三件事。我们创建一个匿名函数我们调用这个匿名函数我们使用「go」关键字来调用所以，第一步是采用定义函数的语法，但忽略定义函数名（匿名）来完成的。func(){fmt.Println(Box1)fmt.Println(Box2)fmt.Println(Box3)}第二步是通过将空括号添加到匿名方法后面来完成的。这是一种叫命名函数的方法。func(){fmt.Println(Box1)fmt.Println(Box2)fmt.Println(Box3)}()步骤三可以通过go关键字来完成。什么是go关键字呢，它可以将功能块声明为可以独立运行的代码块。这样的话，它可以让这个代码块被系统上其他空闲的核心所执行。#细节1：当go-routines的数量比核心数量多的时候会发生什么？单个核心通过上下文切换并行执行多个go程序来实现多个核心的错觉。#自己试试之1：试着移除示例程序2中的go关键字。输出是什么呢？答案：示例程序2的结果和1一模一样。#自己试试之2：将匿名函数中的语句从3增加至8个。结果改变了吗？答案：是的。main函数是一个母亲go-routine（其他所有的go-routine都在它里面被声明和创建）。所以，当母亲go-routine执行结束，即使其他go-routines执行到中途，它们也会被杀掉然后返回。我们现在已经知道go-routines是什么了。接下来让我们来看看闭包。如果之前没有在Python或者JavaScript中学过闭包，你可以现在在Golang中学习它。学到的人可以跳过这部分来节省时间，因为Golang中的闭包和Python或者JavaScript中是一样的。在我们深入理解闭包之前。让我们先看看不支持闭包属性的语言比如C，C++和Java，在这些语言中，函数只访问两种类型的变量，全局变量和局部变量（函数内部的变量）。没有函数可以访问声明在其他函数里的变量。一旦函数执行完毕，这个函数中声明的所有变量都会消失。对Golang，Python或者JavaScript这些支持闭包属性的语言，以上都是不正确的，原因在于，这些语言拥有以下的灵活性。函数可以声明在函数内。函数可以返回函数。推论#1：因为函数可以被声明在函数内部，一个函数声明在另一个函数内的嵌套链是这种灵活性的常见副产品。为了了解为什么这两个灵活性完全改变了运作方式，让我们看看什么是闭包。所以什么是闭包？除了访问局部变量和全局变量，函数还可以访问函数声明中声明的所有局部变量，只要它们是在之前声明的（包括在运行时传递给闭包函数的所有参数），在嵌套的情况下，函数可以访问所有函数的变量（无论闭包的级别如何）。为了理解的更好，让我们考虑一个简单的情况，两个函数，一个包含另一个。packagemainimportfmtvarzeroint=0funcmain(){varoneint=1child:=func(){vartwoint=3fmt.Println(zero)fmt.Println(one)fmt.Println(two)fmt.Println(three)//causescompilationError}child()varthreeint=2}这儿有两个函数-主函数和子函数，其中子函数定义在主函数中。子函数访问zero变量-它是全局变量one变量-闭包属性-one属于主函数，它在主函数中且定义在子函数之前。two变量-它是子函数的局部变量注意：虽然它被定义在封闭函数「main」中，但它不能访问three变量，因为后者的声明在子函数的定义后面。和嵌套一样。packagemainimportfmtvarglobalfunc()funcclosure(){varAint=1func(){varBint=2func(){varCint=3global=func(){fmt.Println(A,B,C)fmt.Println(D,E,F)//causescompilationerror}varDint=4}()varEint=5}()varFint=6}funcmain(){closure()global()}如果我们考虑一下将一个最内层的函数关联给一个全局变量「global」。它可以访问到A、B、C变量，和闭包无关。它无法访问D、E、F变量，因为它们之前没有定义。注意：即使闭包执行完了，它的局部变量任然不会被销毁。它们仍然能够通过名字是「global」的函数名去访问。下面介绍一下Channels。Channels是go-routines之间通信的一种资源，它们可以是任意类型。ch:=make(chanstring)我们定义了一个叫做ch的string类型的channel。只有string类型的变量可以通过此channel通信。ch<-Hi就是这样发送消息到channel中。msg:=<-ch这是如何从channel中接收消息。所有channel中的操作（发送和接收）本质上是阻塞的。这意味着如果一个go-routine试图通过channel发送一个消息，那么只有在存在另一个go-routine正在试图从channel中取消息的时候才会成功。如果没有go-routine在channel那里等待接收，作为发送方的go-routine就会永远尝试发送消息给某个接收方。最重要的点是这里，跟在channel操作后面的所有的语句在channel操作结束之前是不会执行的，go-routine可以解锁自己然后执行跟在它后面的的语句。这有助于同步其他代码块的各种go-routine。免责声明：如果只有发送方的go-routine，没有其他的go-routine。那么会发生死锁，go程序会检测出死锁并崩溃。注意：所有以上讲的也都适用于接收方go-routines。缓冲Channelsch:=make(chanstring,100)缓冲channels本质上是半阻塞的。比如，ch是一个100大小的缓冲字符channel。这意味着前100个发送给它的消息是非阻塞的。后面的就会阻塞掉。这种类型的channels的用处在于从它中接收消息之后会再次释放缓冲区，这意味着，如果有100个新go-routines程序突然出现，每个都从channel中消费一个消息，那么来自发送者的下100个消息将会再次变为非阻塞。所以，一个缓冲channel的行为是否和非缓冲channel一样，取决于缓冲区在运行时是否空闲。Channels的关闭close(ch)这就是如何关闭channel。在Golang中它对避免死锁很有帮助。接收方的go-routine可以像下面这样探测channel是否关闭了。msg,ok:=<-chif!ok{fmt.Println(Channelclosed)}使用Golang写出很快的代码现在我们讲的知识点已经涵盖了go-routines，闭包，channel。考虑到移动盒子的算法已经很有效率，我们可以开始使用Golang开发一个通用的解决方案来解决问题，我们只关注为任务雇佣合适的人的数量。让我们仔细看看我们的问题，重新定义它。我们有100个盒子需要从一个房间移动到另一个房间。需要着重说明的一点是，移动盒子1和移动盒子2涉及的工作没有什么不同。因此我们可以定义一个移动盒子的方法，变量「i」代表被移动的盒子。方法叫做「任务」，盒子数量用「N」表示。任何「计算机编程基础101」课程都会教你如何解决这个问题：写一个for循环调用「任务」N次，这导致计算被单核心占用，而系统中的可用核心是个硬件问题，取决于系统的品牌，型号和设计。所以作为软件开发人员，我们将硬件从我们的问题中抽离出去，来讨论go-routines而不是核心。越多的核心就支持越多的go-routines，我们假设「R」是我们「X」核心系统所支持的go-routines数量。FYI：数量「X」的核心数量