Golang高级语法：反射 + 并发

反射

 

变量内置 Pair 结构

 

 

 

 

var a string

a = "aceld"

var allType interface{}

allType = a

str, _ := allType.(string)

 

类型断言其实就是根据 pair 中的 type 获取到 value

 

tty, err := os.OpenFile("/dev/tty", os.O_RDWR, 0)
if err != nil {
  fmt.Println("open file error", err)
  return
}


var r io.Reader

r = tty


var w io.Writer

w = r.(io.Writer) 

w.Write([]byte("HELLO THIS IS A TEST!!\n"))

 

仔细分析下面的代码：

 

  • 由于 pair 在传递过程中是不变的，所以不管 r 还是 w，pair 中的 tpye 始终是 Book
  • 又因为 Book 实现了 Reader、Wrtier 接口，所以 type 为 Book 可以调用 ReadBook() 和 WriteBook()

 

type Reader interface {
	ReadBook()
}

type Writer interface {
	WriteBook()
}


type Book struct {
}

func (b *Book) ReadBook() {
	fmt.Println("Read a Book")
}

func (b *Book) WriteBook() {
	fmt.Println("Write a Book")
}

func main() {
	
	b := &Book{}

	
	
	var r Reader
	
	r = b
	r.ReadBook()

	
	
	var w Writer
	
	w = r.(Writer) 
	w.WriteBook()
}

 

reflect

 

reflect 包中的两个重要方法：

 

func ValueOf(i interface{}) Value {...}

 

func TypeOf(i interface{}) Type {...}

 

反射的应用：

 

  • 获取简单变量的类型和值：

 

func reflectNum(arg interface{}) {
	fmt.Println("type : ", reflect.TypeOf(arg))
	fmt.Println("value : ", reflect.ValueOf(arg))
}

func main() {
	var num float64 = 1.2345
	reflectNum(num)
}

 

type :  float64
value :  1.2345

 

  • 获取结构体变量的字段方法：

 

type User struct {
	Id   int
	Name string
	Age  int
}

func (u User) Call() {
	fmt.Println("user ius called..")
	fmt.Printf("%v\n", u)
}

func main() {
	user := User{1, "AceId", 18}
	DoFieldAndMethod(user)
}

func DoFieldAndMethod(input interface{}) {
	
	inputType := reflect.TypeOf(input)
	fmt.Println("inputType is :", inputType.Name())
	
	inputValue := reflect.ValueOf(input)
	fmt.Println("inputValue is :", inputValue)

	
	
	
	
	for i := 0; i < inputType.NumField(); i++ {
		field := inputType.Field(i)
		value := inputValue.Field(i).Interface()
		fmt.Printf("%s: %v = %v\n", field.Name, field.Type, value)
	}

	
	for i := 0; i < inputType.NumMethod(); i++ {
		m := inputType.Method(i)
		fmt.Printf("%s: %v\n", m.Name, m.Type)
	}
}

 

inputType is : User
inputValue is : {1 AceId 18}
Id: int = 1
Name: string = AceId
Age: int = 18
Call: func(main.User)

 

结构体标签

 

结构体标签的定义：

 

type resume struct {
	Name string `info:"name" doc:"我的名字"`
	Sex  string `info:"sex"`
}

func findTag(str interface{}) {
	t := reflect.TypeOf(str).Elem()

	for i := 0; i < t.NumField(); i++ {
		taginfo := t.Field(i).Tag.Get("info")
		tagdoc := t.Field(i).Tag.Get("doc")
		fmt.Println("info: ", taginfo, " doc: ", tagdoc)
	}
}

func main() {
	var re resume
	findTag(&re)
}

 

info:  name  doc:  我的名字
info:  sex  doc:

 

结构体标签的应用：JSON 编码与解码

 

import (
	"encoding/json"
	"fmt"
)

type Movie struct {
	Title  string   `json:"title"`
	Year   int      `json:"year"`
	Price  int      `json:"price"`
	Actors []string `json:"actors"`
	Test   string   `json:"-"` 
}

func main() {
	movie := Movie{"喜剧之王", 2000, 10, []string{"xingye", "zhangbozhi"}, "hhh"}
	
	jsonStr, err := json.Marshal(movie)
	if err != nil {
		fmt.Println("json marshal error", err)
		return
	}
	fmt.Printf("jsonStr = %s\n", jsonStr)

	
	myMovie := Movie{}
	err = json.Unmarshal(jsonStr, &myMovie)
	if err != nil {
		fmt.Println("json unmarshal error", err)
		return
	}
	fmt.Printf("%v\n", myMovie)
}

 

jsonStr = {"title":"喜剧之王","year":2000,"price":10,"actors":["xingye","zhangbozhi"]}
{喜剧之王 2000 10 [xingye zhangbozhi] }

 

其他应用：orm 映射关系 …

 

并发知识

 

基础知识

 

早期的操作系统是单进程的，存在两个问题：

 

1、单一执行流程、计算机只能一个任务一个任务的处理

 

2、进程阻塞所带来的 CPU 浪费时间

 

 

 

多线程 / 多进程 解决了阻塞问题：

 

 

 

但是多线程又面临新的问题：上下文切换所耗费的开销很大。

 

 

 

进程 / 线程的数量越多，切换成本就越大，也就越浪费。

 

有可能 CPU 使用率 100%，其中 60% 在执行程序，40% 在执行切换…

 

多线程 随着 同步竞争（如 锁、竞争资源冲突等），开发设计变的越来越复杂。

 

多线程存在 高消耗调度 CPU、高内存占用 的问题：

 

 

 

 

 

如果将内核空间和用户空间的线程拆开，也就出现了协程（其实就是用户空间的线程）

 

内核空间的线程由 CPU 调度，协程是由开发者来进行调度。

用户线程，就是协程。内核线程，就是真的线程。

 

 

 

 

然后在内核线程与协程之间，再加入一个协程调度器：实现线程与协程的一对多模型

 

  • 弊端：如果一个协程阻塞，会影响下一个的调用（轮询的方式）

 

 

 

 

如果将上面的模型改成一对一的模型，虽然没有阻塞，但是和以前的线程模型没有区别了…

 

 

 

 

再继续优化成多对多的模型，则将主要精力放在优化协程调度器上：

 

内核空间是 CPU 地盘，我们无法进行太多优化。

不同的语言想要支持协程的操作，都是在用户空间优化其协程处理器。

 

 

 

 

Go 对协程的处理：

 

 

 

 

早期调度器的处理

 

 

 

 

 

 

 

老调度器有几个缺点：

 

  1. 创建、销毁、调度 G 都需要每个 M 获取锁，形成了激烈的锁竞争。
  2. M 转移 G 会造成延迟和额外的系统负载。
  3. 系统调用（CPU 在 M 之前的切换）导致频繁的线程阻塞和取消阻塞操作，增加了系统开销。

 

GMP 模型

 

 

 

 

 

 

 

调度器的设计策略

 

调度器的 4 个设计策略：复用线程、利用并行、抢占、全局 G 队列

 

 

复用线程：work stealing、hand off

 

  • work stealing 机制：某个处理器的本地队列空余，从其他处理器中偷取协程来执行

    注意，这里是从某个处理器的本地队列偷取，还有从全局队列中偷取的做法

 

 

 

 

  • hand off 机制：如果某个线程阻塞，会将处理器资源让给其他线程。

 

 

 

 

 

利用并行：利用 GOMAXPROCS 限定 P 的个数 = CPU 核数 / 2

 

 

抢占：

 

 

 

 

 

全局 G 队列：基于 warlk stealing 机制，如果所有处理器的本地队列都没有协程，则从全局获取。

 

 

 

 

并发编程

 

goroutine

 

创建 goroutine：

 

func newTask() {
	i := 0
	for {
		i++
		fmt.Printf("new Goroutie: i = %d\n", i)
		time.Sleep(1 * time.Second)
	}
}


func main() {
	
	go newTask()

	i := 0
	for {
		i++
		fmt.Printf("main goroutine: i = %d\n", i)
		time.Sleep(1 * time.Second)
	}
}

 

main goroutine: i = 1
new Goroutie: i = 1
new Goroutie: i = 2
main goroutine: i = 2
main goroutine: i = 3
new Goroutie: i = 3
...

 

退出当前的 goroutine 的方法 runtime.Goexit()，比较以下两段代码：

 

func main() {
	go func() {
		defer fmt.Println("A.defer")

		func() {
			defer fmt.Println("B.defer")
			fmt.Println("B")
		}()

		fmt.Println("A")
	}()

	
	for {
		time.Sleep(1 * time.Second)
	}
}

 

B
B.defer
A
A.defer

 

执行了退出 goroutine 的方法：

 

func main() {
	go func() {
		defer fmt.Println("A.defer")

		func() {
			defer fmt.Println("B.defer")
			runtime.Goexit() 
			fmt.Println("B")
		}()

		fmt.Println("A")
	}()

	
	for {
		time.Sleep(1 * time.Second)
	}
}

 

B.defer
A.defer

 

channel

 

channel 用于在 goroutine 之间进行数据传递：

 

 

 

make(chan Type) 
make(chan Type, capacity)

 

channel <- value 		
<-channel						
x := <-channel			
x, ok := <-channel

 

channel 的使用：

 

func main() {
	
	c := make(chan int)

	go func() {
		defer fmt.Println("goroutine 结束")
		fmt.Println("goroutine 正在运行")
		c <- 666 
	}()

	num := <-c 
	fmt.Println("num = ", num)
	fmt.Println("main goroutine 结束...")
}

 

goroutine 正在运行...
goroutine结束
num =  666
main goroutine 结束...

 

上面的代码（使用 channel 交换数据），sub goroutine 一定会在 main goroutine 之后运行

 

  • 如果 main goroutine 运行的快，会进入等待，等待 sub goroutine 传递数据过来

 

 

 

 

  • 如果 sub goroutine 运行的快，也会进入等待，等待 main routine 运行到当前，然后再发送数据

 

 

 

 

无缓冲的 channel

 

 

 

  • 第 1 步，两个 goroutine 都到达通道，但哪个都没有开始执⾏发送或者接收。

  • 第 2 步，左侧的 goroutine 将它的⼿伸进了通道，这模拟了向通道发送数据的⾏为。

    这时，这个 goroutine 会在通道中被锁住，直到交换完成。

  • 第 3 步，右侧的 goroutine 将它的手放⼊通道，这模拟了从通道⾥接收数据。

    这个 goroutine ⼀样也会在通道中被锁住，直到交换完成。

  • 第 4 步和第 5 步，进⾏交换。

  • 第 6 步，两个 goroutine 都将它们的手从通道里拿出来，这模拟了被锁住的 goroutine 得到释放。

    两个 goroutine 现在都可以去做其他事情了。

 

有缓冲的 channel

 

 

 

  • 第 1 步，右侧的 goroutine 正在从通道接收一个值。

  • 第 2 步，右侧的这个 goroutine 独立完成了接收值的动作，左侧的 goroutine 正在发送一个新值到通道里。

  • 第 3 步，左侧的 goroutine 还在向通道发送新值，⽽右侧的 goroutine 正在从通道接收另外一个值。

    这个步骤⾥的两个操作既不是同步的，也不会互相阻塞。

  • 第 4 步，所有的发送和接收都完成，⽽通道里还有⼏个值，也有一些空间可以存更多的值。

 

特点：

 

  • 当 channel 已经满，再向⾥面写数据，就会阻塞。
  • 当 channel 为空，从⾥面取数据也会阻塞。

 

func main() {
	
	c := make(chan int, 3)
	fmt.Println("len(c) = ", len(c), "cap(c) = ", cap(c))

	go func() {
		defer fmt.Println("子go程结束")
		for i := 0; i < 3; i++ {
			c <- i
			fmt.Println("子go程正在运行，发送的元素 =", i, "len(c) = ", len(c), " cap(c) = ", cap((c)))
		}
	}()

	time.Sleep(2 * time.Second)

	for i := 0; i < 3; i++ {
		num := <-c 
		fmt.Println("num = ", num)
	}
	fmt.Println("main 结束")
}

 

len(c) =  0 cap(c) =  3
子go程正在运行，发送的元素 = 0 len(c) =  1  cap(c) =  3
子go程正在运行，发送的元素 = 1 len(c) =  2  cap(c) =  3
子go程正在运行，发送的元素 = 2 len(c) =  3  cap(c) =  3
子go程结束
num =  0
num =  1
num =  2
main 结束

 

上例中，可以尝试分别改变 2 个 for 的循环次数进行学习。

 

关闭 channel

 

func main() {
	c := make(chan int)

	go func() {
		for i := 0; i < 5; i++ {
			c <- i
		}
		
		close(c)
	}()

	for {
		
		if data, ok := <-c; ok {
			fmt.Println(data)
		} else {
			break
		}
	}

	fmt.Println("Main Finished..")
}

 

0
1
2
3
4
Main Finished..

 

channel 不像文件一样需要经常去关闭，只有当确实没有任何发送数据了，或者想显式的结束 range 循环之类的，才去关闭 channel，注意：

 

  • 关闭 channel 后，无法向 channel 再发送数据（引发 panic 错误后导致接收立即返回零值）
  • 关闭 channel 后，可以继续从 channel 接收数据
  • 对于 nil channel，⽆论收发都会被阻塞

 

channel 与 range

 

func main() {
	c := make(chan int)

	go func() {
		defer close(c)
		for i := 0; i < 5; i++ {
			c <- i
		}
	}()

	
	for data := range c {
		fmt.Println(data)
	}

	fmt.Println("Main Finished..")
}

 

channel 与 select

 

select 可以用来监控多路 channel 的状态：

 

func fibonacii(c, quit chan int) {
	x, y := 1, 1
	for {
		select {
		case c <- x:
			
			x, y = y, x+y
		case <-quit:
			
			fmt.Println("quit")
			return
		}
	}
}

func main() {
	c := make(chan int)
	quit := make(chan int)

	
	go func() {
		for i := 0; i < 6; i++ {
			fmt.Println(<-c)
		}
		quit <- 0
	}()

	
	fibonacii(c, quit)
}

 

1
1
2
3
5
8
quit
posted @ 2022-04-06 23:10  游走De提莫  阅读(140)  评论(0)    收藏  举报