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并行&并發(fā)
想了解并行和并發(fā)的區(qū)別，推薦看一下Rob Pike的分享(點(diǎn)擊閱讀原文即可跳轉(zhuǎn))。在這個視頻里，他用形象的Gopher動圖，講解了Go并發(fā)的過程。
總結(jié)他的觀點(diǎn)如下：
- 并發(fā)很強(qiáng)大
- 并發(fā)幫助實現(xiàn)并行，使并行(擴(kuò)展等)變得容易
- 并發(fā)不是并行，并發(fā)重點(diǎn)是架構(gòu)，并行重點(diǎn)是執(zhí)行，兩者不同，但相關(guān)。
因為今天的重點(diǎn)不是講理論，而是站在可視化的角度來展示并發(fā)的過程。所以，結(jié)合這兩個可視化圖形可以直觀的了解并發(fā)和并行的區(qū)別，畢竟一圖勝千言。(請復(fù)制鏈接在瀏覽器中打開)
并發(fā)：http://talks.bingohuang.com/2017/go-concurrency-visualize/pingpong36.html
并行：http://talks.bingohuang.com/2017/go-concurrency-visualize/parallelism.html
總的來說，并行就是同時執(zhí)行(通常是相關(guān)的)計算任務(wù)的編程技術(shù)，兩個或者多個事件在同一時刻發(fā)生;而并發(fā)是將相互獨(dú)立的執(zhí)行過程綜合到一起的編程技術(shù)，兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。
為什么要關(guān)注并發(fā)?
當(dāng)今是多核的時代，并發(fā)的世界。摩爾定律逐漸失效，需要更多關(guān)注并發(fā)的編程思想。
但并發(fā)編程并不容易，而 Go 對并發(fā)有很好的支持。
Go 語言中的并發(fā)
Goroutine - 并發(fā)執(zhí)行
- 類似于 UNIX 中的 &
- 很像線程，但更輕量
- 一個 goroutine 就是一個獨(dú)立運(yùn)行的函數(shù)
- 當(dāng)一個 goroutine 阻塞時，所在的線程會阻塞，但其它 goroutine 不受影響
通過關(guān)鍵字 go 來創(chuàng)建 goroutine，如下說是
Channel
- 類似于 UNIX 中的管道
- 它允許在 Goroutine 之間傳遞消息
如下有一個簡單的例子，這是常見的計時器，后續(xù)還可以做成可視化的圖形。
Select
- 類似于語言中常見的 switch
- 但它的判斷條件是基于通信，而不是基于值的等量匹配
Go讓并發(fā)編程變得簡單起來
但問題來了：
- 我們怎樣去講解 Go 的并發(fā)?
- 我們怎樣思考 Go 的并發(fā)過程?
- 最終，我們怎樣更好的實踐 Go 并發(fā)編程?
- 這里祭出一個法寶——GoTrace，它是一個能將 Go 并發(fā)過程可視化的開
- gotrace(go)：分析 go tool trace 的執(zhí)行結(jié)果
- gothree(js): 基于 ThreeJs 和 WebGL 生成 3D 圖像
感謝 divan 大神 提供了這款工具和不少 Go 并發(fā)模式的素材。
耳聽為虛，眼見為實
1.Hello,World!
無論寫什么語言，都會從 hello world開始，代碼非常簡單 - 單 channel，單 goroutine，一次寫，一次讀。
效果如下圖(復(fù)制鏈接 http://talks.bingohuang.com/2017/go-concurrency-visualize/helloworld.html 在瀏覽器中打開也可直接訪問)：
這里藍(lán)色的線表示 goroutine 隨著時間運(yùn)行。細(xì)的藍(lán)線連接了 ‘main’ 和 ‘#20’，標(biāo)志著 go routine 的啟動和停止，揭示了它們的父子關(guān)系。最后，紅色箭頭給我們展示了‘發(fā)送/接受’的動作。實際上它是兩個獨(dú)立的動作，我試著用動畫展示成一個單獨(dú)的事務(wù)：從 A 發(fā)送到 B。 Goroutine 名稱中的的 “#20”，是實際的 goroutine 內(nèi)部 ID，通過某種手段從運(yùn)行時獲取。
2.計時器
記得在前面講Channel舉的一個計時器的例子，也非常典型 - 創(chuàng)建一個 channel，啟動一個 goroutine，在給定的時間間隔之后向這個 channle 寫入數(shù)據(jù)，之后將這個 channel 返回給函數(shù)的調(diào)用著。這個調(diào)用者會阻塞固定的時間后去讀取該 channel。讓我們來運(yùn)行 24 個這樣的計時器并試著做可視化。
看一下效果(復(fù)制鏈接http://talks.bingohuang.com/2017/go-concurrency-visualize/timer.html )：
非常的形象，是不是?
3.兵乓球
兩個玩家
看一下效果(復(fù)制鏈接 http://talks.bingohuang.com/2017/go-concurrency-visualize/pingpong2.html 到瀏覽器中打開)
建議在PC端瀏覽器上打開上面的鏈接，可以和 WebGL 動畫交互，玩玩看。你可以放慢、加快，從不同的角度觀察它。
三個玩家
上面是常見的2個乒乓球運(yùn)動員對打的過程，如果是三個運(yùn)動員會是什么樣呢?現(xiàn)在，讓我們來運(yùn)行 3 個運(yùn)動員的試試看。代碼中只要做少量的修改，添加一個 player 即可：
效果如下：(復(fù)制鏈接 http://talks.bingohuang.com/2017/go-concurrency-visualize/pingpong3.html 到瀏覽器中打開)
36個玩家
讓我們看一個更復(fù)雜的例子，跑36個運(yùn)動員看看。
效果(復(fù)制鏈接http://talks.bingohuang.com/2017/go-concurrency-visualize/pingpong36.html 在瀏覽器中打開)
在這里我們看到每個運(yùn)動員都是輪流依次進(jìn)行，你可能會想為什么是這樣?為什么接球的 goroutine 會依照這么嚴(yán)格的順序?
答案是因為 Go 運(yùn)行時給接受者(準(zhǔn)備從特定的 channel 接收消息的 goroutines)保持一個先進(jìn)先出(FIFO)的隊列，同時在我們的例子中，每一個運(yùn)動員正好在他將球打到桌子上的時候就做好準(zhǔn)備。
4.素數(shù)篩
上面幾個例子比較簡單，讓我們來看一個更復(fù)雜的并發(fā)算法：素數(shù)篩算法，又叫埃拉托斯特尼算法，是一種古老的算法，用于 找到小于或等于給定整數(shù)n 的素數(shù)。算法核心思想：先用最小的素數(shù)2去篩，把2的倍數(shù)剔除掉;下一個未篩除的數(shù)就是素數(shù)(這里是3)。再用這個素數(shù)3去篩，篩除掉3的倍數(shù)... 這樣不斷重復(fù)下去，直到篩完為止。
這個算法的并發(fā)變化是用 goroutines 來過濾數(shù)字 —— 一個 goroutine 發(fā)現(xiàn)一個素數(shù)，而 channels 用來把數(shù)字從 generator 傳遞到 filter。當(dāng)一個素數(shù)被找到了，就會通過 channel 傳遞給 main，再輸出。
當(dāng)然，這個算法并不會非常高效，特別是在你想找大量的素數(shù)，并且尋找最低的大 O 復(fù)雜度時，但這個算法確非常的優(yōu)雅。
大家可以看一下可視化的樣子(http://talks.bingohuang.com/2017/go-concurrency-visualize/primesieve.html)
可以在交互模式中體驗一下該動畫。它的圖形化方式確實能更好的幫助我們理解算法。該 generate 函數(shù) goroutine 從 2 開始發(fā)出每一個整數(shù)。而每一個新的 filter 函數(shù) goroutine 會過濾特定素數(shù)的倍數(shù) - 2，3，5，7……每一個 filter 的第一個數(shù)就是素數(shù)，將它發(fā)送給 main 函數(shù)，并輸出。如果你旋轉(zhuǎn)圖像自頂向下看的話，你會發(fā)現(xiàn)，所有從 goroutine 發(fā)送給 main 的數(shù)字就是素數(shù)。
非常漂亮的算法，特別是在 3D 圖像下。
5.其他-Goroutines 泄漏
雖然說Goroutine是一個很輕量線程，不應(yīng)該浪費(fèi)它的。假設(shè)有 N 多個Goroutine泄漏了會怎么樣?
效果見http://talks.bingohuang.com/2017/go-concurrency-visualize/leak.html
看起來很漂亮，但它是一個定時炸彈，所以平時編碼的時候一定要注意Goroutine泄漏的問題。
Gotrace的用法簡介
下載方式：go get -v -u github.com/divan/gotrace
默認(rèn)分支(master)是基于 Go 1.6 開發(fā)，我建議切換到到 Go18 分支，支持 Go 1.8。
具體用法如下：
直接運(yùn)行 go 代碼的效果并不好，推薦生成 trace，需在執(zhí)行的代碼上前后加上：
結(jié)合 docker ，可以用以下腳本：
文章名稱：可視化學(xué)習(xí)Go并發(fā)編程
地址分享：http://www.dlmjj.cn/article/cogieid.html
