Go中的并发模型：Goroutine和Channel

Go的并发模型基于Goroutine（轻量级线程）和Channel（通道），通过它们可以高效安全地实现并发编程。下面逐步讲解其核心概念和用法。

1. Goroutine：轻量级并发单元

描述：
Goroutine是Go语言中的并发执行单元，比操作系统线程更轻量（初始栈约2KB，可动态扩容），由Go运行时调度，而非操作系统内核。

创建与使用：

• 通过go关键字启动一个Goroutine：

  go func() {
      // 并发执行的代码
  }()
  

• 示例：主线程与Goroutine并行执行

  package main
  import (
      "fmt"
      "time"
  )
  
  func sayHello() {
      fmt.Println("Hello from Goroutine!")
  }
  
  func main() {
      go sayHello() // 启动Goroutine
      time.Sleep(100 * time.Millisecond) // 等待Goroutine执行（临时方案）
      fmt.Println("Main function ends.")
  }
  

  注意：直接使用Sleep等待Goroutine不严谨，实际需用Channel或sync.WaitGroup同步。

2. Channel：Goroutine间的通信机制

描述：
Channel是类型安全的管道，用于Goroutine间传递数据和同步操作。遵循“不要通过共享内存通信，而要通过通信共享内存”的原则。

基本用法：

• 创建Channel：

  ch := make(chan int) // 无缓冲Channel
  bufferedCh := make(chan int, 3) // 有缓冲Channel（容量为3）
  

• 发送与接收数据：

  ch <- 42       // 发送数据到Channel
  value := <-ch  // 从Channel接收数据
  

无缓冲 vs 有缓冲Channel：

• 无缓冲Channel：发送和接收操作会阻塞，直到另一方准备好（同步通信）。
• 有缓冲Channel：发送方在缓冲区满时阻塞，接收方在缓冲区空时阻塞（异步通信）。

3. 同步示例：使用Channel等待Goroutine结束

package main
import "fmt"

func worker(done chan bool) {
    fmt.Println("Working...")
    done <- true // 发送完成信号
}

func main() {
    done := make(chan bool)
    go worker(done)
    <-done // 阻塞直到收到信号
    fmt.Println("Done.")
}

4. 常见模式：Select多路复用

描述：
select语句监听多个Channel操作，处理多个通信任务。

示例：

ch1, ch2 := make(chan string), make(chan string)

go func() { ch1 <- "from ch1" }()
go func() { ch2 <- "from ch2" }()

for i := 0; i < 2; i++ {
    select {
    case msg1 := <-ch1:
        fmt.Println(msg1)
    case msg2 := <-ch2:
        fmt.Println(msg2)
    }
}

关键点：

• select会阻塞直到某个Case可执行。
• 多个Case同时就绪时，随机选择一个执行（避免饥饿）。

5. 避免竞态条件（Race Condition）

问题：多个Goroutine同时修改共享数据可能导致结果不一致。
解决方案：

• 使用Channel传递数据所有权（推荐）。
• 或使用sync.Mutex加锁：

  var mu sync.Mutex
  var counter int
  
  func safeIncrement() {
      mu.Lock()
      counter++ // 临界区
      mu.Unlock()
  }
  

6. 实践建议

1. 优先使用Channel：简化同步逻辑，避免显式锁。
2. 避免Goroutine泄漏：确保每个Goroutine都能退出（如通过context.Context取消）。
3. 谨慎使用全局变量：尽量通过Channel传递数据。

通过以上步骤，你可以理解Goroutine和Channel如何协作构建高效并发程序。