GoLang并发控制（上）
在go程序中，最被人所熟知的便是并发特性，一方面有goroutine这类二级线程，对这种不处于用户态的go程的支持，另一方面便是对并发编程的简便化，可以快捷稳定的写出支持并发的程序。
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先回顾进程or线程之间的通信方式
inte-process communication(IPC)
其中Go支持的IPC方法有管道、信号和socket。篇(shui)幅(ping)有限，一张图引入回忆。
ipc图解.jpg
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并发和并行
简单来讲 并发就是可同时发起执行的程序，并行就是可以在支持并行的硬件上执行的并发程序；换句话说，并发程序代表了所有可以实现并发行为的程序，这是一个比较宽泛的概念，并行程序也只是他的一个子集。 这个问题在知乎笔试中出现过，并行和并发不是一个概念。
复习过过去的基础知识后，进入主题。
开发go程序，不管是系统性的k8s平台，还是基于传统的web开发，都常常使用goroutine来并发处理任务，有时候goroutine之间是相互独立的，但是也有时候goroutine之间是需要同步和通信的；另一种情况是父goroutine需要控制属于他的子goroutine。而goroutine的设计机制为，goroutine退出只能由本身进行控制，不同与传统的用户态协程，不允许从外部强制结束该goroutine，除非goroutine奔溃或者main函数结束。目前实现多个goroutine间的同步与通信大致有：
- 全局共享变量
- channel管道通信 ---CSP模型
- context包 ---在1.7版本后引入
全局共享变量：
实现思路为：
- 申明一个全局变量。
- 在这个全局变量作用域中，开启多个go程，多个go程实际上是共享这个全局变量。
- 开启的多个go程实现循环，不断的监听这个全局变量的情况，若全局变量属性触发一定条件，跳出循环，按串行顺序执行到该go程结尾，go程生命周期结束。
代码示例：
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
running := true
f := func() {
for running { //控制的全局共享变量
fmt.Println("sub proc running...")
time.Sleep(1 * time.Second)
}
fmt.Println("sub proc exit")
}
go f()
go f()
go f()
time.Sleep(2 * time.Second)
running = false //全局共享变量改变
time.Sleep(3 * time.Second)
fmt.Println("main proc exit")
}
- 优点：实现简单，不抽象，直白方便，一个变量即可简单控制子goroutine的进行。
- 缺点:
- 不能适应结构复杂的设计，功能有限，只能适用于子go程中读，外主程或父go程来写全局变量，若子go程中进行写，会出现数据同步问题，需要加锁解决，不加锁面对map这类线程不安全的结构会报错。
- 还有不适合用于同级的子go程间的通信，全局变量传递的信息太少。
- 还有就是主进程无法等待所有子goroutine退出，因为这种方式只能是单向通知，所以这种方法只适用于非常简单的逻辑且并发量不太大的场景。
channel通信
首先解释golang中的channel：channel是go中的核心部分之一，结构体简单概括就是一个ring队列+一个锁 有兴趣的同学可以去研究一下源码构建。在使用中可以将channel看做管道，通过channel迸发执行的go程之间就可以发送或者接受数据，从而对并发逻辑进行控制。
go的channel的设计是建立在CSP(Communicating Sequential Process)，中文可以叫做通信顺序进程，是一种并发编程模型，由 Tony Hoare 于 1977 年提出。简单来说，CSP 模型由并发执行的实体（线程或者进程）所组成，实体之间通过发送消息进行通信，这里发送消息时使用的就是通道，或者叫 channel。CSP 模型的关键是关注 channel，而不关注发送消息的实体。Go 语言实现了 CSP 部分理论，goroutine 对应 CSP 中并发执行的实体，channel 也就对应着 CSP 中的 channel。 也就是说，CSP 描述这样一种并发模型：多个Process 使用一个 Channel 进行通信, 这个 Channel 连结的 Process 通常是匿名的，消息传递通常是同步的（有别于 Actor Model）。
设计思路：
- 创建一个sync包中WaitGroup实例 var wg sync.WaitGroup
- 创建一个chan，负责控制go程退出
- 在每一个go程被创建前，执行注册. wg.Add(1)
- 创建go后，在go程中监听信号chan能否收到，使用select机制（和io多路复用相似）
- runtime主程 直接关闭chan，也可以选择发送信号量。通知子go程结束循环，结束go程
- go程调用 wg.Done()注销后再退出，所以在进行go程 使用defer，go程退出执行。
- wg.Wait() 在注册的所有信息注销后才继续执行下一步。原理是实现一个for死循环，在注册的值消耗完毕后，跳出死循环。
代码解释：
package main
import (
"fmt"
"os"
"os/signal"
"sync"
"syscall"
"time"
)
//执行的go程方法，传入的chan
func consumer(stop <-chan bool) {
for {
select { //机制类似epoll
case <-stop:
fmt.Println("exit sub goroutine")
return
default:
fmt.Println("running...")
time.Sleep(500 * time.Millisecond)
}
}
}
func main() {
stop := make(chan bool)
var wg sync.WaitGroup
// Spawn example consumers
for i := 0; i < 3; i++ {
wg.Add(1)
go func(stop <-chan bool) {
defer wg.Done()
consumer(stop)
}(stop)
}
close(stop) //直接关闭chan，否则传递3次信号量
fmt.Println("stopping all jobs!")
wg.Wait()
fmt.Println("OVER")
}
channel通信控制基于CSP模型，相比于传统的线程与锁并发模型，避免了大量的加锁解锁的性能消耗，而又比Actor模型更加灵活，使用Actor模型时，负责通讯的媒介与执行单元是紧耦合的–每个Actor都有一个信箱。而使用CSP模型，channel是第一对象，可以被独立地创建，写入和读出数据，更容易进行扩展。
