细说 goroutine 和 channel

+  goroutine 看一个需求

 * 需求：要求统计 1 - 90000000000 的数字中，那些是素数？

+  分析思路：

 * 传统的方法，就是使用一个循环，循环的判断各个数是不是素数「效率很低」
 * 使用并发或者并行的方式，将统计素数的任务分配个多个goroutine去完成，这时就会使用到goroutine「速度提高很多」


 + goroutine 基本介绍
 
 > 进程和线程介绍
 
  * 进程就是程序程序在操作系统中的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的基本单元
  * 线程是进程的一个执行实例，是程序执行的最小单元，它是比进程更小的能独立运行的基本单元
  * 一个进程可以创建和销毁多个线程，同一个进程中的多个线程可以并发执行
  * 一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程

 + 并发和并行

  * 多线程程序在单核上运行，就是并发
  * 多线程程序在多核上运行，就是并行

 + 小结

  * 并发： 因为是在一个cpu上， 比如有10个线程，每个线程执行10ms(进行轮询操作)，从人的角度看，好像这10个线程都在运行，但是从微观上看，
  在某个时间点看，其实只有一个线程在执行，这就是并发。

  * 并行： 因为是在多个cpu上(比如有10个cpu)，比如有10个线程，每个线程执行10ms(各自在不同的cpu上执行)，从人的角度看，这10个线程都在运行，但是从微观上看，在某个时间点看，也同时有10个线程在执行，这就是并行

 + go 协程和go主线程

  * go主线程(有程序员直接称为线程/也可以理解程进程) : 一个go线程上，可以起多个协程，你可以这里理解，协程是轻量级的线程「编译器做优化」
 
 + go 协程的特点

  * 有独立的栈空间
  * 共享程序堆空间
  * 调度由用户控制
  * 协程是轻量级的线程

+ channel (管道)-看个需求
 
  * 需求： 现在要计算1-200 的各个数的阶乘，并且把各个数的阶乘放入到map中，最后显示出来，要求使用goroutine完成

> 分析思路

  * 使用goroutine来完成，效率高，但是会出现并发/并行安全问题
  * 这里就提出了不同的goroutine如何通信的问题

> 代码实现

  * 使用goroutine 来完成(看看使用goroutine并发完成会出现什么问题? 然后我们去解决)
  * 在运行某个程序时，如何知道是否存在资源竞争问题，方法很简单，在编译程序时。增加一个参数。 -race即可
  * 代码实现见  goroutine 和 channel/goroutine_channel.go

  > 上面的案例就出现了资源的竞争的问题

+ 不同goroutine之间如何通讯

  * 全局变量的互斥锁
  * 使用管道channel来解决

+ 使用全局变量加锁同步改进程序

  * 因为没有对全局变量m加锁，因此会出现资源争夺问题，代码会出现错误，提示 fatal error: concurrent map writes
  * 解决方案: 加入互斥锁
  * 我们的数的阶乘很大，结果会越界，可以将求阶乘改成sum+=uint64(i)
  * 改进代码实现见  goroutine 和 channel/goroutine_channel_new.go

+ 为什么需要channel

  * 前面使用全局变量加锁同步来解决goroutine 的通讯，但不完美
  * 主线程在等待所有goroutine全部完成的时间很难确定，我们这里设置10s,仅仅是估算
  * 如果主线程休眠时间长了，会加长等待时间，如果时间短了，可能还有goroutine处于工作状态，这时也会随主线程的退出而销毁
  * 同步全局变量加锁同步来通讯，也不利用多个协程对全局变量的读写操作
  * 上面种种分析都在呼唤一个新的通讯机制- channel
 
+ channel 的基本介绍
 
  * channel本质就是一个数据结构-队列
  * 数据是先进先出（FIFO： first in first out）
  * 线程安全，多goroutine访问时，不需要加锁，就是说channel本身就是线程安全的
  * channel有类型的，一个string的channel只能存放string类型数据
  * channel 是线程安全的，多个协程操作同一个管道时，不会发生资源竞争问题

+ 定义/声明channel

  * var 变量名 chan 数据类型
  * 举例：
      var intChan chan int (intChan 用户存放int数据)
      var mapChan chan map[int]string (mapChan 用户存放map[int]string类型)
      var perChan chan Person
      var PerChan2 chan *Person
      ....
   > 说明
    - channel 是引用类型
    - channel必须初始化才能写入数据，即make后才能使用
    - 管道是有类型的，intChan只能写入整型int   

+ 管道的初始化，写入数据到管道，从管道读取数据以及基本注意事项

  * 代码实现见  goroutine 和 channel/channel.go

+ channel 使用的注意事项

  * channel 中只能存放指定的数据类型
  * channel 的数据放满后，就不能再放入了
  * 如果从channel取出数据后，可以继续放入
  * 在没有使用协程的情况下，如果channel数据取完了，在取，就会报dead lock

+ 读写channel 案例演示

  * 案例见 goroutine 和 channel/intChan.go     
  * 案例见 goroutine 和 channel/mapChan.go 
  * 案例见 goroutine 和 channel/catChan.go 
  * 案例见 goroutine 和 channel/catChan2.go 

- channel 的遍历和关闭

+ channel的关闭
  
  * 使用内置函数close 可以关闭channel，当channel关闭后，就不能再向channel写数据了，但是仍然可以从该channel读取数据
  * 案例演示见goroutine 和 channel/close.go

- channel 的遍历

+ channel支持for-range的方式进行遍历，请注意两个细节

  * 再遍历时，如果channel没有关闭，则会出现deadlock的错误。
  * 再遍历时。如果channel已经关闭，则会正常遍历数据，遍历完后，就会退出遍历

- channel遍历和关闭的案例演示

+ 代码演示 goroutine 和 channel/channel_for_close.go

- 应用实例

+ 请完成gorouteine 和 channel协同工作的案例。具体要求
  
  * 开启一个writeData协同，向管道intChan中写入50个整数
  * 开启一个readData协程，从管道intChan中读取writeData写入的数据
  * 注意: writeData 和 readData操作的是同一个管道
  * 主线程需要等待writeData 和 readData协程都完成工作才能退出[管道]
  * 案例代码  goroutine 和 channel/gorouteine.go


+ channel 使用细节和注意事项
  
  * channel可以声明为只读，或者只协性质
  案例 chan01.go
  * channel 只读和只写的最佳实践案例
   案例 chan02.go
  * 使用select可以解决从管道取数据的阻塞问题
  * goroutine 中使用recover，解决协程中出现panic，导致程序崩溃问题
  * 如果我们起一个协程，但是这个协程出现了panic，如果我们没有捕获这个panic，就会造成整个程序崩溃，这时我们
  可以再goroutine中使用recover来捕获panic，进行处理，这样即使这个协程发生的问题，但是主线程仍然不受影响，可以
  继续执行

.....详细见下面连接

细说 goroutine 和 channel