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  • package main import ( "fmt" "time" ) // 全局定义一个 channel,用来完成数据同步 var ch = make(chan int) // 传的什么类型数据与 channel 中定义的类型没有必然的联系 // 定义一个打印机 func printer(s string)...

    简介

    channel 是 Go 语言中的一个核心类型,可以把它看成管道。并发核心单元通过它就可以发送或者接收数据进行通讯,这在一定程度上又进一步降低了编程的难度。

    channel 是一个数据类型,主要用来解决 go 程的同步问题以及 go 程之间数据共享(数据传递)的问题。

    goroutine 运行在相同的地址空间,因此访问共享内存必须做好同步。goroutine 奉行通过通信来共享内存,而不是共享内存来通信。

    引⽤类型 channel 可用于多个 goroutine 通讯。其内部实现了同步,确保并发安全(通过 CSP)。

    d112d6073cc36659c5475725f0980bc4.png

    强调一下:

    channel 是一个数据类型,对应一个“管道(通道)”。

    定义 channel 变量

    和 map 类似,channel 也是一个对应 make 创建的底层数据结构的引用。既然是引用, 那么我们在传参的时候就能完成在 A 函数栈帧内修改 B 函数栈帧数据的目的. 说白了就是传的地址.

    当我们复制一个 channel 或用于函数参数传递时,我们只是拷贝了一个 channel 引用,因此调用者和被调用者将引用同一个 channel 对象。 和其它的引用类型一样,channel 的零值也是 nil。

    定义一个 channel 时,也需要定义发送到 channel 的值的类型。channel 可以使用内置的 make() 函数来创建:make(chan Type) // 等价于 make(chan Type, 0)

    make(chan Type, capacity)chan 是创建 channel 所需使用的关键字。

    Type 代表指定 channel 收发数据的类型。

    当参数 capacity = 0 时,channel 是无缓冲阻塞读写的;当 capacity > 0 时,channel 有缓冲、是非阻塞的,直到写满 capacity 个元素才阻塞写入。

    channel 非常像生活中的管道,一边可以存放东西,另一边可以取出东西。channel 通过操作符

    x :=

    x, ok :=

    默认情况下,channel 接收和发送数据都是阻塞的,除非另一端已经准备好,这样就使得 goroutine 同步变的更加的简单,而不需要显式的 lock。

    我们先看一下没有用 channel 的例子:package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    // 定义一个打印机

    func printer(s string) {

    for _, value := range s {

    fmt.Printf("%c", value)

    time.Sleep(time.Millisecond * 300)

    }

    }

    /* 定义两个人使用打印机 */

    func person1() {

    printer("hello")

    }

    func person2() {

    printer("world")

    }

    func main() {

    go person1()

    go person2()

    time.Sleep(time.Second * 5) // 注意,只写上面两行会直接运行完毕,想一想 go 程的特性

    }

    结果:hwoelrllod

    那么,怎么用 channel 实现来保证顺序输出呢?

    因为,person1 与 person2 都需要用一个 channel,所以要在全局定义一个 channel。具体代码如下:

    PS:你要传的什么类型数据与 channel 中定义的类型没有必然的联系。package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    // 全局定义一个 channel,用来完成数据同步

    var ch = make(chan int) // 传的什么类型数据与 channel 中定义的类型没有必然的联系

    // 定义一个打印机

    func printer(s string) {

    for _, value := range s {

    fmt.Printf("%c", value)

    time.Sleep(time.Millisecond * 300)

    }

    }

    /* 定义两个人使用打印机 */

    func person1() {

    printer("hello")

    ch

    }

    func person2() {

    printer("world")

    }

    func main() {

    go person1()

    go person2()

    time.Sleep(time.Second * 3) // 注意,只写上面两行会直接运行完毕,想一想 go 程的特性

    }

    这个时候,当运行 person2 函数时,会阻塞在

    但是这时,ch

    我们再来看一段代码:package main

    import "fmt"

    func main() {

    c := make(chan int)

    go func() {

    defer fmt.Println("子 go 程结束")

    fmt.Println("子 go 程正在运行 ...")

    c

    }()

    num :=

    fmt.Println("num = ", num)

    fmt.Println("main go 程结束")

    }

    运行结果:子 go 程正在运行 ...

    子 go 程结束

    num = 666

    main go 程结束

    以上我们都是用 channel 用来做数据同步,并没有用到 channel 中的数据,下面我们看一个用 channel 完成数据传递的例子:package main

    import "fmt"

    func main() {

    ch := make(chan string)

    // len(ch): channel 中剩余未读取的数据个数; cap(ch): channel 的容量

    fmt.Println("len(ch) = ", len(ch), "cap(ch) = ", cap(ch))

    go func() {

    for i := 0; i < 2; i++ {

    fmt.Println("i = ", i)

    }

    ch

    }()

    str :=

    fmt.Println(str)

    }

    注意:len(ch): channel 中剩余未读取的数据个数; cap(ch): channel 的容量

    运行结果:len(ch) = 0 cap(ch) = 0

    i = 0

    i = 1

    子 go 程打印完毕

    强调一下:

    channel 有两个端:写端(传入端):chan

    读端(传出端):

    要求:读端和写端必须同时满足条件(读端有数据可读,写端有数据可写),才能在 channel 中完成数据流动。否则,阻塞。

    【补充知识点】

    每当有一个进程启动时,系统会自动打开三个文件:标准输入、标准输出、标准错误,对应三个文件:stdin、stdout、stderr。

    当进程运行结束时,系统会自动关闭这三个文件。

    无缓冲的channel - 同步通信

    无缓冲的通道(unbuffered channel)是指在接收前没有能力保存任何值的通道。

    这种类型的通道要求发送 goroutine 和接收 goroutine 同时准备好,才能完成发送和接收操作。否则,通道会导致先执行发送或接收操作的 goroutine 阻塞等待。

    这种对通道进行发送和接收的交互行为本身就是同步的。其中任意一个操作都无法离开另一个操作单独存在。

    阻塞:由于某种原因数据没有到达,当前协程(线程)持续处于等待状态,直到条件满足,才接触阻塞。

    同步:在两个或多个协程(线程)间,保持数据内容一致性的机制。

    下图展示两个 goroutine 如何利用无缓冲的通道来共享一个值:

    b79fe429ae2e6891cede790800a63d0a.png

    简单说明:在第 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。

    在第 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。

    在第 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。

    在第 4 步和第 5 步,进行交换,并最终,在第 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 现在都可以去做别的事情了。

    无缓冲的 channel 创建格式:make(chan Type) // 等价于 make(chan Type, 0)

    如果没有指定缓冲区容量,那么该通道就是同步的,因此会阻塞到发送者准备好发送和接收者准备好接收。

    例如:package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main() {

    // 创建无缓冲的 channel

    ch := make(chan int, 0)

    go func() {

    defer fmt.Println("子 go 程结束")

    for i := 0; i < 3; i++ {

    fmt.Println("子 go 程正在运行, i = ", i)

    ch

    }

    }()

    time.Sleep(time.Second) // 延时一秒

    for i := 0; i < 3; i++ {

    // 从 ch 中接收数据, 并赋值给 num

    num :=

    fmt.Println("num = ", num)

    }

    fmt.Println("main go程结束")

    }

    运行结果:子 go 程正在运行, i = 0

    num = 0

    子 go 程正在运行, i = 1

    子 go 程正在运行, i = 2

    num = 1

    num = 2

    main go程结束

    强调一下:

    无缓冲 channel 的容量为0。

    channel 至少应用于两个 go 程中:一个读、另一个写。

    具备同步能力。读、写同步。(比如 打电话)

    有缓冲的channel - 异步通信

    有缓冲的通道(buffered channel)是一种在被接收前能存储一个或者多个数据值的通道。

    这种类型的通道并不强制要求 goroutine 之间必须同时完成发送和接收。通道会阻塞发送和接收动作的条件也不同。

    只有通道中没有要接收的值时,接收动作才会阻塞。

    只有通道没有可用缓冲区容纳被发送的值时,发送动作才会阻塞。

    这导致有缓冲的通道和无缓冲的通道之间的一个很大的不同:无缓冲的通道保证进行发送和接收的 goroutine 会在同一时间进行数据交换;有缓冲的通道没有这种保证。

    使用有缓冲channel在goroutine之间同步的示例图:

    ea94a88a479863ade2ed6c05c7fc0e2c.png在第 1 步,右侧的 goroutine 正在从通道接收一个值。

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

    在第 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。

    最后,在第 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。

    有缓冲的 channel 创建格式:make(chan Type, capacity)

    如果给定了一个缓冲区容量,通道就是异步的。只要缓冲区有未使用空间用于发送数据,或还包含可以接收的数据,那么其通信就会无阻塞地进行。

    请看以下代码:package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main() {

    // 创建一个有缓冲的 channel

    ch := make(chan int, 3) // 存满 3 个元素之前不会阻塞

    // 查看一下 channel 的未被读取的缓冲元素数量以及 channel 容量

    fmt.Printf("len(ch) = %d, cap(ch) = %d\n", len(ch), cap(ch))

    go func() {

    defer fmt.Println("子 go 程结束")

    for i := 0; i < 5; i++ {

    ch

    fmt.Println("子 go 程正在运行, i = ", i)

    }

    }()

    time.Sleep(time.Second)

    for i := 0; i < 5; i++ {

    num :=

    fmt.Println("num = ", num)

    }

    fmt.Println("main go 程结束")

    }

    运行结果:len(ch) = 0, cap(ch) = 3

    子 go 程正在运行, i = 0

    子 go 程正在运行, i = 1

    子 go 程正在运行, i = 2

    num = 0

    num = 1

    num = 2

    num = 3

    子 go 程正在运行, i = 3

    子 go 程正在运行, i = 4

    子 go 程结束

    num = 4

    main go 程结束

    强调一下:

    有缓冲 channel 的容量大于 0。

    channel 应用于两个 go 程中:一个读、另一个写。

    缓冲区可以进行数据存储,存储至容量上限才阻塞。

    具备异步的能力,不需要同时操作 channel 缓冲区。(比如发短信)

    关闭channel

    如果发送者知道,没有更多的值需要发送到 channel 的话,那么让接收者也能及时知道没有多余的值可接收将是有用的,因为接收者可以停止不必要的接收等待。

    这可以通过内置的 close 函数来关闭 channel 实现。当我们确定不再向对端发送、接收数据时,我们可以关闭 channel。(一般关闭发送端)

    对端可以判断 channel 是否关闭:if num, ok :=

    // 对端没有关闭,num 保存读到的数据

    } else {

    // 对端已经关闭,num 保存对应类型的零值

    }

    例如:package main

    import "fmt"

    func main() {

    ch := make(chan int)

    go func() {

    for i := 0; i < 5; i++ {

    ch

    }

    // 如果没有 close(ch), 那么当程序打印完 0 1 2 3 4 时, 会因为没有写端 channel 造成死锁

    close(ch) // 写端,写完数据主动关闭 channel

    }()

    // 从 channel 中读取数据,但是不知道读多少次,我们可以判断当 channel 关闭时意味着读取数据完毕

    for true {

    // ok 为 true说明 channel 没有关闭, 为 false 说明 channel 已经关闭

    if data, ok :=

    fmt.Println("写端没有关闭,data = ", data)

    } else {

    fmt.Println("写端关闭,data = ", data)

    break

    }

    }

    fmt.Println("结束.")

    }

    运行结果:写端没有关闭,data = 0

    写端没有关闭,data = 1

    写端没有关闭,data = 2

    写端没有关闭,data = 3

    写端没有关闭,data = 4

    写端关闭,data = 0

    结束.

    我们也可以用 for range 获取 channel 中的数据:package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main() {

    ch := make(chan int, 5)

    go func() {

    for i := 0; i < 5; i++ {

    ch

    }

    // 如果没有 close(ch), 那么当程序打印完 0 1 2 3 4 时, 会因为没有写端 channel 造成死锁

    close(ch) // 写端,写完数据主动关闭 channel

    fmt.Println("子 go 程结束")

    }()

    time.Sleep(time.Second)

    // 使用 for range 循环读取 channel 的数据,注意这里前面只接收一个变量

    for num := range ch {

    fmt.Println(num)

    }

    fmt.Println("结束.")

    }

    运行结果:子 go 程结束

    0

    1

    2

    3

    4

    结束.

    强调一下:channel 不像文件一样需要经常去关闭,只有当你确实没有任何发送数据了,或者你想显式的结束 range 循环之类的,才去关闭 channel。简单说就是数据没发送完,不应该关闭 channel

    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)【panic: send on closed channel】

    写端关闭 channel 后,可以继续从 channel 接收数据如果 channel 中无数据,则读到的为对应类型的零值(注意与无缓冲 channel 的区别)

    如果 channel 中有数据,则先读该数据,读完数据后,继续读则读到的为对应类型的零值

    对于 nil channel,无论收发都会被阻塞。

    可以使用 for range 替代 ok 那种形式:for num := range ch{} // 注意形式,不是

    单向 channel 及应用

    默认情况下,通道 channel 是双向的,也就是,既可以往里面发送数据也可以同里面接收数据。

    但是,我们经常见一个通道作为参数进行传递而只希望对方是单向使用的,要么只让它发送数据,要么只让它接收数据,这时候我们可以指定通道的方向。

    061915b17988f4c20a031eabc4b4a588.png

    单向 channel 变量的声明非常简单,如下:var ch1 chan int // ch1 是一个正常的 channel,是双向的

    var ch2 chan

    var ch3

    可以将 channel 隐式转换为单向队列,只收或只发,不能将单向 channel 转换为双向 channel:ch := make(chan int, 3)

    var sendCh chan

    var recvCh

    来看一下单向 channel 的简单示例(记住了,channel 是传引用):package main

    import "fmt"

    // 只写

    func send(sendCh chan

    sendCh

    close(sendCh)

    }

    // 只读

    func recv(recvCh

    num :=

    fmt.Println("num = ", num)

    }

    func main() {

    ch := make(chan int)

    go send(ch)

    recv(ch)

    }

    运行结果:num = 777

    生产者消费模型

    生产者消费者模型分析

    单向 channel 最典型的应用是: 生产者消费者模型.

    所谓生产者消费者模型: 某个模块(函数等)负责产生数据, 这些数据由另一个模块来负责处理(此处的模块是广义的, 可以是类, 函数, 协程, 线程, 进程等). 产生数据的模块, 就形象地称为生产者; 而处理数据的模块, 就称为消费者.

    单单抽象出生产者和消费者, 还够不上是生产者消费者模型. 该模式还需要有一个缓冲区处于生产者和消费者之间, 作为一个中介. 生产者把数据放入缓冲区, 而消费者从缓冲区取出数据. 如下图所示

    fdd2f83539da0ef082f2eb159418c3f5.png

    可以这样理解, 假设你要寄一封信, 大致过程如下:把信写好 -- 相当于生产者制造数据

    把信放入邮筒 -- 相当于生产者把数据放入缓冲区

    邮递员把信从邮筒取出 -- 相当于消费者把数据取出缓冲区

    邮递员把信拿去邮局做相应的处理 -- 相当于消费者处理数据

    那么, 这个缓冲区有什么用呢? 为什么不让生产者直接调用消费者的某个函数, 直接把数据传递过去, 而去设置一个缓冲区呢?

    缓冲区的好处大概如下:

    1: 解耦 ( 降低 生产者 和 消费者 之间的耦合度 )

    假设生产者和消费者分别是两个类. 如果让生产者直接调用消费者的某个方法, 那么生产者对于消费者就会产生依赖(也就是耦合). 将来如果消费者的代码发生变化, 可能会直接影响到生产者. 而如果两者都依赖某个缓冲区, 两者之间不直接依赖, 耦合度也就相应降低了.

    依然用寄信的例子简单说一下, 假设生产者就是你, 你负责写信, 如果没有邮筒(即缓冲区), 你就需要直接把信给邮递员(消费者). 但是, 过了几个月, 邮递员换人了, 你想要寄信就必须再认识新的邮递员, 你刚和新的邮递员熟悉之后, 又换了一个邮递员, 你又要重新认识... 这就显得很麻烦, 就是想寄个信而已, 不想认识那么多邮递员...

    但是如果有邮筒(缓冲区)呢, 无论邮递员怎么更换, 这个与你无关, 我依然是把信放入邮筒就可以了. 这样一来, 就简单多了.

    2: 提高并发能力 ( 生产者与消费者数量不对等时, 能保持正常通信 )

    生产者直接调用消费者的某个方法, 还有另一个弊端

    由于函数调用是同步的(或者叫阻塞的), 在消费者的方法没有返回之前, 生产者只好一直等在那边. 万一消费者处理数据很慢, 生产者只能白白浪费时间.

    使用了生产者/消费者模式之后, 生产者和消费者可以是两个独立的并发主体.

    生产者把制造出来的数据放入缓冲区, 就可以再去生产下一个数据. 基本上不用依赖消费者的处理速度.

    其实最初这个生产者消费者模式, 主要就是用来处理并发问题的.

    从寄信的例子来看, 如果没有邮筒, 你得拿着信傻站在路口等邮递员过来收(相当于生产者阻塞); 又或者邮递员得挨家挨户问, 谁要寄信(相当于消费者轮询).

    3: 缓存 ( 生产者与消费者数据处理速度不一致时, 暂存数据 )

    如果生产者制造数据的速度时快时慢, 缓冲区的好处就体现出来了.

    当数据制造快的时候, 消费者来不及处理, 未处理的数据可以暂时存在缓冲区中. 等生产者的制造速度慢下来, 消费者再慢慢处理掉.

    再拿寄信的例子举例, 假设邮递员一次只能带走1000封信. 万一某次碰上情人节送贺卡, 需要寄出的信超过1000封, 这时候邮筒这个缓冲区就派上用场了. 邮递员把来不及带走的信暂存在邮筒中, 等下次过来时再拿走.

    生产者消费者模型实现

    先来看一下无缓冲的例子package main

    import "fmt"

    // 生产者

    func producer(ch chan

    for i := 0; i < 5; i++ {

    fmt.Println("生产者写入数据, num = ", i)

    ch

    }

    close(ch)

    }

    // 消费者

    func consumer(ch

    for num := range ch {

    fmt.Println("消费者拿到数据, num = ", num)

    }

    }

    func main() {

    // 无缓冲 channel

    ch := make(chan int)

    go producer(ch) // 子 go 程,生产者

    consumer(ch) // 主 go 程,消费者

    }

    运行结果:生产者写入数据, num = 0

    生产者写入数据, num = 1

    消费者拿到数据, num = 0

    消费者拿到数据, num = 1

    生产者写入数据, num = 2

    生产者写入数据, num = 3

    消费者拿到数据, num = 2

    消费者拿到数据, num = 3

    生产者写入数据, num = 4

    消费者拿到数据, num = 4

    再来看一下有缓冲的例子 两者对比结果package main

    import "fmt"

    // 生产者

    func producer(ch chan

    for i := 0; i < 5; i++ {

    fmt.Println("生产者写入数据, num = ", i)

    ch

    }

    close(ch)

    }

    // 消费者

    func consumer(ch

    for num := range ch {

    fmt.Println("消费者拿到数据, num = ", num)

    }

    }

    func main() {

    // 有缓冲 channel

    ch := make(chan int, 2)

    go producer(ch) // 子 go 程,生产者

    consumer(ch) // 主 go 程,消费者

    }

    运行结果:生产者写入数据, num = 0

    生产者写入数据, num = 1

    生产者写入数据, num = 2

    生产者写入数据, num = 3

    消费者拿到数据, num = 0

    消费者拿到数据, num = 1

    消费者拿到数据, num = 2

    消费者拿到数据, num = 3

    生产者写入数据, num = 4

    消费者拿到数据, num = 4

    简单说明

    首先创建一个双向的 channel, 然后开启一个新的 goroutine, 把双向通道作为参数传递到 producer 方法中, 同时转成只写通道. 子 go 程开始执行循环, 向只写通道中添加数据, 这就是生产者.

    主 go 程直接调用 consumer 方法, 该方法将双向通道转成只读通道, 通过循环每次从通道中读取数据, 这就是消费者.

    注意, channel 作为参数传递, 是引用传递.

    生产者消费者 - 模拟订单

    在实际的开发中, 生产者消费者模式应用也非常的广泛.

    例如, 在电商网站中, 订单处理, 就是非常典型的生产者消费者模式.

    当很多用户单击下订单按钮后, 订单生产的数据全部放到缓冲区(队列)中, 然后消费者将队列中的数据取出来发送至仓库管理等系统.

    通过生产者消费者模式, 将订单系统与仓库管理系统隔离开, 且用户可以随时下单(生产数据). 如果订单系统直接调用仓库系统, 那么用户单击下订单按钮后, 要等到仓库系统的结果返回, 这样速度很慢.

    接下来我们就来模拟一下订单处理的过程.package main

    import "fmt"

    type OrderInfo struct {

    id int

    }

    func producer2(out chan

    for i:=0; i < 10; i++ { // 循环生成10个订单

    order := OrderInfo{id: i+1}

    fmt.Println("生成的订单ID: ", order.id)

    out

    }

    close(out) // 写完, 关闭channel

    }

    func consumer2(in

    for order := range in { // 从channel取出订单

    fmt.Println("订单ID为: ", order.id) // 模拟处理订单

    }

    }

    func main() {

    ch := make(chan OrderInfo, 5)

    go producer2(ch)

    consumer2(ch)

    }

    简单说明: OrderInfo 为订单信息, 这里为了简单只定义了一个订单编号属性, 然后生产者模拟生成10个订单, 消费者对产生的订单进行处理.

    定时器

    time.Timer

    Timer 是一个定时器. 代表未来的一个单一事件, 你可以告诉 Timer 你要等待多长时间.type Timer struct {

    C

    r runtimeTimer

    }

    它提供一个channel, 在定时时间到达之前, 没有数据写入 Timer.C 会一直阻塞. 直到定时时间到, 系统会自动向 Timer.C 这个channel中写入当前时间, 阻塞即被解除.

    定时器的启动

    示例代码:package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main() {

    fmt.Println("当前时间: ", time.Now())

    // 创建定时器, 指定定时时长

    myTimer := time.NewTimer(time.Second * 2)

    // 定时到达后, 系统会自动向定时器的成员 C 写入系统当前系统时间

    //读取 myTimer.C 得到定时后的系统时间, 并完成一次chan的读操作.

    nowTime :=

    fmt.Println("当前时间: ", nowTime)

    }

    3 种定时方法1. Sleep

    time.Sleep(time.Second)

    2. Time.C

    fmt.Println("当前时间: ", time.Now())

    myTimer := time.NewTimer(time.Second * 2)

    nowTime :=

    fmt.Println("现在时间: ", nowTime)

    3. time.After

    fmt.Println("当前时间: ", time.Now())

    nowTime :=

    fmt.Println("现在时间: ", nowTime)

    定时器的停止package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main(){

    myTimer := time.NewTimer(time.Second * 3) // 创建定时器

    go func() {

    fmt.Println("子go程, 定时完毕")

    }()

    myTimer.Stop() // 设置定时器停止

    for {

    ;

    }

    }

    死循环只是为了方便查看结果.

    定时器的重置package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main() {

    myTimer := time.NewTimer(time.Second * 10)

    myTimer.Reset(time.Second * 2) // 重置定时时长为 2 秒

    go func(){

    fmt.Println("子go程, 定时完毕")

    }()

    for {

    ;

    }

    }创建定时器: myTimer := time.NewTimer(time.Second * 2)

    停止定时器: myTimer.Stop() [此时

    重置定时器: myTimer.Reset(time.Second * 2)

    周期定时器 Time.Ticker

    Ticker是一个周期触发定时的计时器, 它会按照一个时间间隔往channel发送系统当前时间, 而channel的接受者可以以固定的时间间隔从channel中读取.type Ticker struct {

    C

    r runtimeTimer

    }package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main() {

    myTicker := time.NewTicker(time.Second) // 定义一个周期定时器

    go func() {

    for {

    nowTime :=

    fmt.Println("现在时间: ", nowTime)

    }

    }()

    // 死循环, 特地不让main goroutine结束

    for {

    ;

    }

    }package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main(){

    quit := make(chan bool) // 创建一个判断是否终止的channel

    myTicker := time.NewTicker(time.Second) // 定义一个周期定时器

    go func() {

    i := 0

    for {

    nowTime :=

    i++

    fmt.Println("现在时间: ", nowTime)

    if i == 5 {

    quit

    }

    }

    }()

    }

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  • 基本的数学运算与矩阵运算MATLAB基本语法变量变量名保留变量不适合做变量名变量不应当覆盖内置函数变量...MATLAB进行矩阵运算定义矩阵向终端输入矩阵使用冒号运算符创建向量定义特殊矩阵矩阵的索引矩阵的操作操作...

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    MATLAB01:基本的数学运算与矩阵运算

    MATLAB基本语法变量变量名保留变量不适合做变量名变量不应当覆盖内置函数变量类型数字型变量的显示格式MATLAB命令行使用MATLAB进行数字运算使用MATLAB计算数学表达式MATLAB内置的数学函数使用MATLAB进行矩阵运算定义矩阵向终端输入矩阵使用冒号运算符创建向量定义特殊矩阵矩阵的索引矩阵的操作操作矩阵的运算符操作矩阵的函数

    MATLAB基本语法

    变量

    • MATLAB中的变量不需要声明.

    • 使用=为变量赋值

    变量名

    • 与大多数编程语言相同,MATLAB中的变量名是大小写敏感的.

    • 变量名只能由[0~9,a~z,A~z,_]组成,且变量名不能以数字开头.

    保留变量不适合做变量名

    MATLAB中有一些变量有其具体意义,不适合用作变量名.

    5928689c504da254463e47ed5a3b6233.png

    除此以外,使用iskeyword可以查看MATLAB语言所有的关键字,这些关键字也不允许被用作变量名.

    变量不应当覆盖内置函数

    在MATLAB中,变量的调用优先级(calling priority)高于函数,因此变量名不应该覆盖内置函数.

    465c9716952c13690af4e1ca34ff5dc2.png
    MATLAB的调用优先级
    cos='This string.';
    cos(8)        % 对字符串进行索引取值,得到'r'

    若某函数被变量名所覆盖,则调用clear 可以取消绑定在该函数名上的变量名

    clear cos    % 清除绑定在cos上的变量
    cos(8)        % 调用内置余弦函数运算得到-0.1455

    clear是一个比较危险的命令,因为该命令后若不加参数,则表示清除当前工作区内的所有变量.

    变量类型

    MATLAB中的变量类型有: logical,char,numeric,cell,struct以及由他们组成的数组或矩阵.

    a17867a817543596b3f5118c5b5cf899.png
    MATLAB中的变量类型

    数字型变量的显示格式

    我们直接定义的数字型变量,默认是以double形式存储的.

    我们可以通过format 改变数字型变量的显示格式.

    256f889bdacfa2defbee9ae435f57370.png

    MATLAB命令行

    1. 使用行尾;抑制输出: 在一行命令后使用;抑制输出,否则运算结果将被显示在终端上.

    2. 其他实用的命令:

      7a24cbce371ce073d68bfa259b1c5dd6.png

    使用MATLAB进行数字运算

    使用MATLAB计算数学表达式

    • MATLAB常见运算符有: +,-,*,/,^.

    • 数学表达式被计算后,其值被存入变量ans.

    • 运算的优先级规则:

      • 同等优先级下从左向右运算.

      • 优先级顺序(从高到低)

    1. 括号`()`

    2. 乘方`^`

    3. 乘除法`*`,`/`

    4. 加减法`+`,`-`

    下面例子演示了数学表达式求值:

    a8eb8e7d04f5d0a1c8a86ea3e3f837da.png

    MATLAB内置的数学函数

    • MATLAB内置的算数运算函数

      • 加: `+`,`sum`,`cumsum`,`movsum`

      • 减: `-`,`diff`

      • 乘: `.`,``,`prod`,`cumprod`

      • 除: `./`,`.`,`/`,``

      • 乘方: `.^`,`^`

      • 基本运算:

      • 取模运算: `mod`,`rem`,`idivide`,`ceil`,`fix`,`floor`,`round`

    • MATLAB内置的三角运算函数

      • 正弦: `sin`,`sind`,`sinpi`,`asin`,`asind`,`sinh`,`asinh`

      • 余弦: `cos`,`cosd`,`cospi`,`acos`,`acosd`,`cosh`,`acosh`

      • 正切: `tan`,`tand`,`atan`,`atand`,`atan2`,`atan2d`,`tanh`,`atanh`

      • 余割: `csc`,`cscd`,`acsc`,`acscd`,`csch`,`acsch`

      • 正割: `sec`,`secd`,`asec`,`asecd`,`sech`,`asech`

      • 余切: `cot`,`cotd`,`acot`,`acotd`,`coth`,`acoth`

      • 斜边: `hypot`

      • 转换: `deg2rad`,`rad2deg`,`cart2pol`,`cart2sph`,`pol2cart`,`sph2cart`

    • MATLAB内置的指数对数函数: exp,expm1,log,log10,log1p,log2,nextpow2,nthroot,pow2,reallog,realpow,realsqrt,sqrt

    • MATLAB内置的复函数: abs,angle,complex,conj,cplxpair,i,imag,isreal,j,real,sign,unwrap

    使用MATLAB进行矩阵运算

    定义矩阵

    向终端输入矩阵

    在MATLAB中,使用[]将待输入的矩阵内容括起来,使用空格或逗号,分隔行内变量,使用;分隔每一行.

    下面例子演示了矩阵的定义:

    2ea0b230b00ada37e410dd155abda1c4.png

    使用冒号运算符创建向量

    使用冒号运算符:可以创建一个长向量,其语法如下:

    561fd2eac766c83ffff067e22f31b29d.png

    下面例子演示了冒号运算符的使用:

    d1ef5eaf0087b140364b537e12c6e95c.png

    定义特殊矩阵

    下面命令可以定义特殊矩阵

    55e282ccf123f62bec69f92134dc3579.png

    矩阵的索引

    • MATLAB中的矩阵是以列先序存储的.且索引下标从1开始.

    • 矩阵有两种索引方式: 按一维索引和按二维索引.对于一个一般的矩阵,其索引顺序如下:33cd7431efc5f26c990b6037a335a0da.png

    • 矩阵的索引可以使用冒号:,表示选取所有行或所有列.

    • 矩阵的索引可以是一个或两个向量,表示选中向量内的所有行或所有列.

    下面例子演示了矩阵索引的规则:

    0fd7882de2c5d07b1bffabfe1e7b1db9.png

    矩阵的操作

    操作矩阵的运算符

    dbb4c7da8a48aaacbe0f496c71a0d303.png

    操作矩阵的函数

    下面对矩阵ab9e581e107fe77a40f9583f2d41249e.png
    进行操作以演示操作矩阵的常见函数

    对于上面这些函数,除第一个参数以外,其它参数都是可选的.

    fd0bc00107b076875e587268019d4cfa.png

    ,

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  • 欢迎关注工科男的Maltab学习日志,采用...——工科男MATLAB符号计算1 符号计算基础1.1符号运算1.2 符号对象1.3 符号表达式中变量的确定2 符号导数及其应用2.1函数的极限2.2 符号函数求导及其应用3 符号积分4 级数...
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    欢迎关注工科男的Maltab学习日志,采用Mardown文本编辑器编写文章,全新排版升级,内容、代码更简洁,同时开通了视频号,工科男的日常gōng kē nán de rì cháng欢迎大家关注。 ——工科男9c406b90e0c845a6a687d6dbf133c4b7.png

    MATLAB符号计算

    • 1 符号计算基础

      • 1.1符号运算

      • 1.2 符号对象

      • 1.3 符号表达式中变量的确定

    • 2 符号导数及其应用

      • 2.1函数的极限

      • 2.2 符号函数求导及其应用

    • 3 符号积分

    • 4 级数符号求和

      • 4.1 级数的符号求和

      • 4.2 函数的泰勒级数

    • 5 代数方程的符号求解

    • 6 常微分方程(组)符号求解

    • 往期精彩阅读

    1 符号计算基础

    1.1符号运算

    • 与数值运算的区别
      • 数值运算中必须先对变量赋值,然后才能参与运算。
      • 符号运算无须事先对独立变量赋值,运算结果以标准的符号形式表达。
    • 特点
      • 运算对象可以是没赋值的符号变量
      • 可以获得任意精度的解

    1.2 符号对象

    • 建立符号变量和符号常数
      • sym函数
        sym函数用来建立单个符号量,例如,a=sym(‘a’)建立符号变量a,此后用户可在表达式中使用变量a进行各种运算。
      • syms函数
        syms函数调用格式为:syms  var1 var2 … varn 变量间用空格而不要用逗号分隔

    例1 考察符号变量和数值变量的差别

    a=sym('a');
    b=sym('b');
    c=sym('c');
    d=sym('d');   
    %定义4个符号变量
     w=10; x=5; y=-8; z=11;                     
     %定义4个数值变量
     A=[a, b; c, d]                             
     %建立符号矩阵A
     B=[w, x; y, z]                            
     %建立数值矩阵B
     det(A)                                  
     %计算符号矩阵A的行列式
     det(B)                                  
     %计算数值矩阵B的行列式
    a=sym('a');
    b=sym('b');
    c=sym('c');
    d=sym('d');  
    %定义4个符号变量
    w=10; x=5; y=-8; z=11;                     
    %定义4个数值变量
    A=[a, b; c, d]                            
    %建立符号矩阵A
    B=[w, x; y, z]                           
    %建立数值矩阵B
    det(A)                                  
    %计算符号矩阵A的行列式
    det(B)                                  
    %计算数值矩阵B的行列式

    例2 比较符号常数与数值在代数运算时的差别

    pi1=sym('pi');
    k1=sym('8');
    k2=sym('2');
    k3=sym('3');    
    % 定义符号变量
    pi2=pi; 
    r1=8; 
    r2=2; 
    r3=3;                         
    % 定义数值变量
    sin(pi1/3)                                    
    % 计算符号表达式值  
    sin(pi2/3)                                     
    % 计算数值表达式值
    sqrt(k1)                                        
    % 计算符号表达式值
    sqrt(r1)                                       
    % 计算数值表达式值
    sqrt(k3+sqrt(k2))                         
    % 计算符号表达式值
    sqrt(r3+sqrt(r2))                         
    % 计算数值表达式值
    • 建立符号表达式
      • sym函数
      • syms函数
      • 利用单引号建立符号表达式

    例3 利用3种方法建立符号表达式

    U=sym('3*x^2+5*y+2*x*y+6') 
    %定义符号表达式U
    syms x y;                                       
    %建立符号变量x、y
    V=3*x^2+5*y+2*x*y+6             
    %定义符号表达式V
    2*U-V+6                                       
    %求符号表达式的值
    W='3*x^2+5*y+2*x*y+6'           
    %定义符号表达式W

    例4 建立x, y的一般二元函数

    f = sym('f(x,y)');   
    f = ‘f(x,y)’;
    • 基本的符号运算
      • 基本四则运算

    例5 符号表达式的四则运算示例

    syms x y z;    
    f=2*x+x^2*x-5*x+x^3   
    %符号表达式的结果为最简形式
    f=2*x/(5*x)                      
    %符号表达式的结果为最简形式
    f=(x+y)*(x-y)                   
    %符号表达式的结果不是x^2-y^2,而是(x+y)*(x-y)
    • 基本的符号运算
      • 因式分解与展开
    1. factor(S)  对S分解因式,S是符号表达式或符号矩阵;
    1. expand(S)  对S进行展开,S是符号表达式或符号矩阵;
    1. collect(S)  对S合并同类项,S是符号表达式或符号矩阵;
    1. collect(S, v) 对S按变量v合并同类项,S是符号表达式或符号矩阵。

    例6  对符号矩阵A的每个元素分解因式

    syms a b x y;
    A=[2*a^2*b^3*x^2-4*a*b^4*x^3+10*a*b^6*x^4,3*x*y-5*x^2;4,a^3-b^3];
    factor(A)              
    %对A的每个元素分解因式

    例7  计算表达式S的值

    syms x y;
    s=(-7*x^2-8*y^2)*(-x^2+3*y^2);
    expand(s)      
    %对s展开
    collect(s,x)     
    %对s按变量x合并同类项(无同类项)
    factor(ans)     
    % 对ans分解因式
    • 基本的符号运算

      simplify(S)  应用函数规则对S进行化简

      • 表达式简化

    例8 表达式化简举例

    syms x y;
    s=(x^2+y^2)^2+(x^2-y^2)^2;
    simplify(s)
    simple(s)      
    %MATLAB自动调用多种函数对s进行化简,并显示每步结果
    • 符号运算

    transpose(S)       返回S矩阵的转置矩阵

    determ(S)           返回S矩阵的行列式值

    colspace(S)        返回S矩阵列空间的基

    [Q, D]=eigensys(S)     Q返回S矩阵的特征向量,D返回S矩阵的特征值

    1.3 符号表达式中变量的确定

    findsym可以帮助用户查找一个符号表达式中的符号变量。该函数的调用格式为:

    findsym(S,n)

    函数返回符号表达式S中的n个符号变量,若没有指定n,则返回S中的全部符号变量 在求函数的极限、导数和积分时,如果用户没有明确指定自变量,MATLAB将按缺省原则确定主变量并对其进行相应微积分运算。可用findsym(S,1)查找系统的缺省变量,事实上,MATLAB按离字符'x'最近原则确定缺省变量。

    2 符号导数及其应用

    2.1函数的极限

    limit函数的调用格式为:

    limit(f,x,a)

    limit函数的另一种功能是求单边极限,其调用格式为:

    limit(f,x,a,'right') 或 limit(f,x,a,'left')

    例9

    syms a m x; 
    f=(x^(1/m)-a^(1/m))/(x-a);
    limit(f, x, a)                   
    %求极限(1)
    f=(sin(a + x)-sin(a - x))/x;
    limit(f)                         
    %求极限(2)
    limit(f, inf)                   
    %求f函数在x→∞(包括+∞和-∞)处的极限
    limit(f, x, inf, 'left')      
    %求极限(3)
    f=(sqrt(x)-sqrt(a)-sqrt(x-a))/sqrt(x*x-a*a);
    limit(f, x, a, 'right')                 
    %求极限(4)

    2.2 符号函数求导及其应用

    求导函数为:

    diff(f, x, n)

    diff函数求函数f对变量x的n阶导数。参数x的用法同求极限函数limit,可以缺省,缺省值与limit相同,n的缺省值是1;

    例10 求函数的导数

    syms a b t x y z;    
    f=sqrt(1+exp(x));
    diff(f)                  
    %求(1)。未指定求导变量和阶数,按缺省规则处理
    f=x*cos(x);
    diff(f,x,2)               
    %求(2)。求f对x的二阶导数
    diff(f,x,3)               
    %求(2)。求f对x的三阶导数
    f1=a*cos(t);f2=b*sin(t);
    diff(f2)/diff(f1)           
    %求(3)。按参数方程求导公式求y对x的导数
    f=x*exp(y)/y^2;
    diff(f,x)                 
    %求(4)。z对x的偏导数
    diff(f,y)                 
    %求(4)。z对y的偏导数
    f=x^2+y^2+z^2-a^2;
    zx=-diff(f,x)/diff(f,z)      
    %求(5)。按隐函数求导公式求z对x的偏导数
    zy=-diff(f,y)/diff(f,z)      
    %求(5)。按隐函数求导公式求z对y的偏导数

    例11 在曲线 上哪一点的切线与直线 平行。

    x=sym('x');   
    y=x^3+3*x-2;         
    %定义曲线函数
    f=diff(y);                
    %对曲线求导数
    g=f-4;
    solve(g)                 
    %求方程f-4=0的根,即求曲线何处的导数为4

    3 符号积分

    求不定积分和定积分的函数是int,其调用格式为

    int(f)       求f对默认自变量的不定积分;

    int(f, x)           求f对自变量t的不定积分;

    int(f, a, b)       求f对默认自变量的定积分,积分区间为[a,b];

    int(f, x, a, b)   求f对自变量x的定积分,积分区间为[a,b]

    参数x可以缺省,缺省原则与diff函数相同

    例12 求不定积分

    x=sym('x');
    f=(3-x^2)^3;
    int(f)                       
    %求不定积分(1)
    f=sqrt(x^3+x^4);
    int(f)                        
    %求不定积分(2)
    g=simple(ans)         
    %调用simple函数对结果化简

    例13 求定积分

    x=sym(‘x’);
    t=sym(‘t’); 
    nt(abs(1-x),1,2) 
    %求定积分
    f=1/(1+x^2);  
    int(f, -inf, inf)    
    %求定积分
    int(4*t*x,x,2,sin(t))                
    %求定积分
    f=x^3/(x-1)^100;
    I=int(f, 2, 3)          
    %用符号积分的方法求定积分
    double(I)               
    %将上述符号结果转换为数值

    例14 轴的长度为10米,若该轴的线性密度计算公式是 千克/米(其中x为距轴的端点距离),求轴的质量。

    %(1)符号积分
    syms x;  
    f=6+0.3*x;   
    m=int(f,0,10)
    %(2)数值积分
    %先建立一个函数文件fx.m:
    function fx=fx(x)
    fx=6+0.3*x;
    %输入命令:
    m=quad('fx',0,10,1e-6)

    4 级数符号求和

    4.1 级数的符号求和

    级数符号求和函数symsum,调用格式为:

    symsum(a,n,n0,nn)

    例15 求级数之和

    n=sym('n');
    s1=symsum(1/n^2,n,1,inf)        
    s2=symsum((-1)^(n+1)/n,1,inf)
    %未指定求和变量,缺省为n
    s3=symsum(n*x^n,n,1,inf)   
    %此处的求和变量n不能省略。
    s4=symsum(n^2,1,100)              
    %计算有限级数的和

    4.2 函数的泰勒级数

    函数taylor调用格式为:

    taylor(f, v, n, a)

    例16 求函数在指定点的泰勒展开式。

    x=sym('x');
    f1=(1+x+x^2)/(1-x+x^2);
    f2=sqrt(1-2*x+x^3)-(1-3*x+x^2)^(1/3);
    taylor(f1,x,5)                
    %展开到x的4次幂时应选择n=5
    taylor(f2,6)        

    5 代数方程的符号求解

    线性代数方程组求解函数linsolve,其调用格式:

    linsolve(A,b)

    一般代数方程(组)求解函数是solve,其调用格式:

    solve(f)                  —— 求一个方程的解

    solve(f1,f2, …fn)    —— 求n个方程的解

    solve('eqn1','eqn2',...,'eqnN','var1','var2',...'varN')

    例17 求线性方程组AX=b的解

    %解方程组(1)的命令如下:
    A=[34, 8, 4; 3, 34, 3; 3, 6, 8]; 
    b=[4; 6; 2];
    X=linsolve(A,b)   
    %调用linsolve函数求(1)的解
    A\b          
    %用另一种方法求(1)的解
    %解方程组(2)的命令如下:
    syms a11 a12 a13 a21 
    syms a22 a23 a31 a32 
    syms a33 b1 b2 b3;
    A=[a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33]; 
    b=[b1;b2;b3];
    X=linsolve(A,b)                
    %调用linsolve函数求(2)的解
    XX=A\b                              
    %用左除运算求(2)的解

    6 常微分方程(组)符号求解

    常微分方程符号求解函数dsolve,其调用格式为:

    dsolve('eqn1','condition','var')

    求解微分方程eqn1在初值条件condition下的特解,若没有给出初值条件,求方程的通解

    dsolve('eqn1','eqn2',…,'eqnN','condition1',…,'conditionN','var1',…,'varN')

    求解微分方程组eqn1、…、eqnN在初值条件conditoion1、…、conditionN下的解,若没有给出初值条件,求方程组的通解

    或 y的一阶导数——Dy

    或 y的二阶导数——D2y

    或 y的n阶导数——Dny

    例18 求下列方程的解

    y=dsolve('D2y+2*Dy+2*y=0','y(0)=1','Dy(0)=0')
    ezplot(y) 
    % 方程解y(t)的时间曲线图
    0a082b8130b58611866db4f56e3e4d50.png
    方程解 的时间曲线

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  • package main import ( "fmt" "time" ) // 全局定义一个 channel,用来完成数据同步 var ch = make(chan int) // 传的什么类型数据与 channel 中定义的类型没有必然的联系 // 定义一个打印机 func printer(s string)...

    简介

    channel 是 Go 语言中的一个核心类型,可以把它看成管道。并发核心单元通过它就可以发送或者接收数据进行通讯,这在一定程度上又进一步降低了编程的难度。

    channel 是一个数据类型,主要用来解决 go 程的同步问题以及 go 程之间数据共享(数据传递)的问题。

    goroutine 运行在相同的地址空间,因此访问共享内存必须做好同步。goroutine 奉行通过通信来共享内存,而不是共享内存来通信。

    引⽤类型 channel 可用于多个 goroutine 通讯。其内部实现了同步,确保并发安全(通过 CSP)。

    d112d6073cc36659c5475725f0980bc4.png

    强调一下:

    channel 是一个数据类型,对应一个“管道(通道)”。

    定义 channel 变量

    和 map 类似,channel 也是一个对应 make 创建的底层数据结构的引用。既然是引用, 那么我们在传参的时候就能完成在 A 函数栈帧内修改 B 函数栈帧数据的目的. 说白了就是传的地址.

    当我们复制一个 channel 或用于函数参数传递时,我们只是拷贝了一个 channel 引用,因此调用者和被调用者将引用同一个 channel 对象。 和其它的引用类型一样,channel 的零值也是 nil。

    定义一个 channel 时,也需要定义发送到 channel 的值的类型。channel 可以使用内置的 make() 函数来创建:make(chan Type) // 等价于 make(chan Type, 0)

    make(chan Type, capacity)chan 是创建 channel 所需使用的关键字。

    Type 代表指定 channel 收发数据的类型。

    当参数 capacity = 0 时,channel 是无缓冲阻塞读写的;当 capacity > 0 时,channel 有缓冲、是非阻塞的,直到写满 capacity 个元素才阻塞写入。

    channel 非常像生活中的管道,一边可以存放东西,另一边可以取出东西。channel 通过操作符

    x :=

    x, ok :=

    默认情况下,channel 接收和发送数据都是阻塞的,除非另一端已经准备好,这样就使得 goroutine 同步变的更加的简单,而不需要显式的 lock。

    我们先看一下没有用 channel 的例子:package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    // 定义一个打印机

    func printer(s string) {

    for _, value := range s {

    fmt.Printf("%c", value)

    time.Sleep(time.Millisecond * 300)

    }

    }

    /* 定义两个人使用打印机 */

    func person1() {

    printer("hello")

    }

    func person2() {

    printer("world")

    }

    func main() {

    go person1()

    go person2()

    time.Sleep(time.Second * 5) // 注意,只写上面两行会直接运行完毕,想一想 go 程的特性

    }

    结果:hwoelrllod

    那么,怎么用 channel 实现来保证顺序输出呢?

    因为,person1 与 person2 都需要用一个 channel,所以要在全局定义一个 channel。具体代码如下:

    PS:你要传的什么类型数据与 channel 中定义的类型没有必然的联系。package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    // 全局定义一个 channel,用来完成数据同步

    var ch = make(chan int) // 传的什么类型数据与 channel 中定义的类型没有必然的联系

    // 定义一个打印机

    func printer(s string) {

    for _, value := range s {

    fmt.Printf("%c", value)

    time.Sleep(time.Millisecond * 300)

    }

    }

    /* 定义两个人使用打印机 */

    func person1() {

    printer("hello")

    ch

    }

    func person2() {

    printer("world")

    }

    func main() {

    go person1()

    go person2()

    time.Sleep(time.Second * 3) // 注意,只写上面两行会直接运行完毕,想一想 go 程的特性

    }

    这个时候,当运行 person2 函数时,会阻塞在

    但是这时,ch

    我们再来看一段代码:package main

    import "fmt"

    func main() {

    c := make(chan int)

    go func() {

    defer fmt.Println("子 go 程结束")

    fmt.Println("子 go 程正在运行 ...")

    c

    }()

    num :=

    fmt.Println("num = ", num)

    fmt.Println("main go 程结束")

    }

    运行结果:子 go 程正在运行 ...

    子 go 程结束

    num = 666

    main go 程结束

    以上我们都是用 channel 用来做数据同步,并没有用到 channel 中的数据,下面我们看一个用 channel 完成数据传递的例子:package main

    import "fmt"

    func main() {

    ch := make(chan string)

    // len(ch): channel 中剩余未读取的数据个数; cap(ch): channel 的容量

    fmt.Println("len(ch) = ", len(ch), "cap(ch) = ", cap(ch))

    go func() {

    for i := 0; i < 2; i++ {

    fmt.Println("i = ", i)

    }

    ch

    }()

    str :=

    fmt.Println(str)

    }

    注意:len(ch): channel 中剩余未读取的数据个数; cap(ch): channel 的容量

    运行结果:len(ch) = 0 cap(ch) = 0

    i = 0

    i = 1

    子 go 程打印完毕

    强调一下:

    channel 有两个端:写端(传入端):chan

    读端(传出端):

    要求:读端和写端必须同时满足条件(读端有数据可读,写端有数据可写),才能在 channel 中完成数据流动。否则,阻塞。

    【补充知识点】

    每当有一个进程启动时,系统会自动打开三个文件:标准输入、标准输出、标准错误,对应三个文件:stdin、stdout、stderr。

    当进程运行结束时,系统会自动关闭这三个文件。

    无缓冲的channel - 同步通信

    无缓冲的通道(unbuffered channel)是指在接收前没有能力保存任何值的通道。

    这种类型的通道要求发送 goroutine 和接收 goroutine 同时准备好,才能完成发送和接收操作。否则,通道会导致先执行发送或接收操作的 goroutine 阻塞等待。

    这种对通道进行发送和接收的交互行为本身就是同步的。其中任意一个操作都无法离开另一个操作单独存在。

    阻塞:由于某种原因数据没有到达,当前协程(线程)持续处于等待状态,直到条件满足,才接触阻塞。

    同步:在两个或多个协程(线程)间,保持数据内容一致性的机制。

    下图展示两个 goroutine 如何利用无缓冲的通道来共享一个值:

    b79fe429ae2e6891cede790800a63d0a.png

    简单说明:在第 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。

    在第 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。

    在第 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。

    在第 4 步和第 5 步,进行交换,并最终,在第 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 现在都可以去做别的事情了。

    无缓冲的 channel 创建格式:make(chan Type) // 等价于 make(chan Type, 0)

    如果没有指定缓冲区容量,那么该通道就是同步的,因此会阻塞到发送者准备好发送和接收者准备好接收。

    例如:package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main() {

    // 创建无缓冲的 channel

    ch := make(chan int, 0)

    go func() {

    defer fmt.Println("子 go 程结束")

    for i := 0; i < 3; i++ {

    fmt.Println("子 go 程正在运行, i = ", i)

    ch

    }

    }()

    time.Sleep(time.Second) // 延时一秒

    for i := 0; i < 3; i++ {

    // 从 ch 中接收数据, 并赋值给 num

    num :=

    fmt.Println("num = ", num)

    }

    fmt.Println("main go程结束")

    }

    运行结果:子 go 程正在运行, i = 0

    num = 0

    子 go 程正在运行, i = 1

    子 go 程正在运行, i = 2

    num = 1

    num = 2

    main go程结束

    强调一下:

    无缓冲 channel 的容量为0。

    channel 至少应用于两个 go 程中:一个读、另一个写。

    具备同步能力。读、写同步。(比如 打电话)

    有缓冲的channel - 异步通信

    有缓冲的通道(buffered channel)是一种在被接收前能存储一个或者多个数据值的通道。

    这种类型的通道并不强制要求 goroutine 之间必须同时完成发送和接收。通道会阻塞发送和接收动作的条件也不同。

    只有通道中没有要接收的值时,接收动作才会阻塞。

    只有通道没有可用缓冲区容纳被发送的值时,发送动作才会阻塞。

    这导致有缓冲的通道和无缓冲的通道之间的一个很大的不同:无缓冲的通道保证进行发送和接收的 goroutine 会在同一时间进行数据交换;有缓冲的通道没有这种保证。

    使用有缓冲channel在goroutine之间同步的示例图:

    ea94a88a479863ade2ed6c05c7fc0e2c.png在第 1 步,右侧的 goroutine 正在从通道接收一个值。

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

    在第 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。

    最后,在第 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。

    有缓冲的 channel 创建格式:make(chan Type, capacity)

    如果给定了一个缓冲区容量,通道就是异步的。只要缓冲区有未使用空间用于发送数据,或还包含可以接收的数据,那么其通信就会无阻塞地进行。

    请看以下代码:package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main() {

    // 创建一个有缓冲的 channel

    ch := make(chan int, 3) // 存满 3 个元素之前不会阻塞

    // 查看一下 channel 的未被读取的缓冲元素数量以及 channel 容量

    fmt.Printf("len(ch) = %d, cap(ch) = %d\n", len(ch), cap(ch))

    go func() {

    defer fmt.Println("子 go 程结束")

    for i := 0; i < 5; i++ {

    ch

    fmt.Println("子 go 程正在运行, i = ", i)

    }

    }()

    time.Sleep(time.Second)

    for i := 0; i < 5; i++ {

    num :=

    fmt.Println("num = ", num)

    }

    fmt.Println("main go 程结束")

    }

    运行结果:len(ch) = 0, cap(ch) = 3

    子 go 程正在运行, i = 0

    子 go 程正在运行, i = 1

    子 go 程正在运行, i = 2

    num = 0

    num = 1

    num = 2

    num = 3

    子 go 程正在运行, i = 3

    子 go 程正在运行, i = 4

    子 go 程结束

    num = 4

    main go 程结束

    强调一下:

    有缓冲 channel 的容量大于 0。

    channel 应用于两个 go 程中:一个读、另一个写。

    缓冲区可以进行数据存储,存储至容量上限才阻塞。

    具备异步的能力,不需要同时操作 channel 缓冲区。(比如发短信)

    关闭channel

    如果发送者知道,没有更多的值需要发送到 channel 的话,那么让接收者也能及时知道没有多余的值可接收将是有用的,因为接收者可以停止不必要的接收等待。

    这可以通过内置的 close 函数来关闭 channel 实现。当我们确定不再向对端发送、接收数据时,我们可以关闭 channel。(一般关闭发送端)

    对端可以判断 channel 是否关闭:if num, ok :=

    // 对端没有关闭,num 保存读到的数据

    } else {

    // 对端已经关闭,num 保存对应类型的零值

    }

    例如:package main

    import "fmt"

    func main() {

    ch := make(chan int)

    go func() {

    for i := 0; i < 5; i++ {

    ch

    }

    // 如果没有 close(ch), 那么当程序打印完 0 1 2 3 4 时, 会因为没有写端 channel 造成死锁

    close(ch) // 写端,写完数据主动关闭 channel

    }()

    // 从 channel 中读取数据,但是不知道读多少次,我们可以判断当 channel 关闭时意味着读取数据完毕

    for true {

    // ok 为 true说明 channel 没有关闭, 为 false 说明 channel 已经关闭

    if data, ok :=

    fmt.Println("写端没有关闭,data = ", data)

    } else {

    fmt.Println("写端关闭,data = ", data)

    break

    }

    }

    fmt.Println("结束.")

    }

    运行结果:写端没有关闭,data = 0

    写端没有关闭,data = 1

    写端没有关闭,data = 2

    写端没有关闭,data = 3

    写端没有关闭,data = 4

    写端关闭,data = 0

    结束.

    我们也可以用 for range 获取 channel 中的数据:package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main() {

    ch := make(chan int, 5)

    go func() {

    for i := 0; i < 5; i++ {

    ch

    }

    // 如果没有 close(ch), 那么当程序打印完 0 1 2 3 4 时, 会因为没有写端 channel 造成死锁

    close(ch) // 写端,写完数据主动关闭 channel

    fmt.Println("子 go 程结束")

    }()

    time.Sleep(time.Second)

    // 使用 for range 循环读取 channel 的数据,注意这里前面只接收一个变量

    for num := range ch {

    fmt.Println(num)

    }

    fmt.Println("结束.")

    }

    运行结果:子 go 程结束

    0

    1

    2

    3

    4

    结束.

    强调一下:channel 不像文件一样需要经常去关闭,只有当你确实没有任何发送数据了,或者你想显式的结束 range 循环之类的,才去关闭 channel。简单说就是数据没发送完,不应该关闭 channel

    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)【panic: send on closed channel】

    写端关闭 channel 后,可以继续从 channel 接收数据如果 channel 中无数据,则读到的为对应类型的零值(注意与无缓冲 channel 的区别)

    如果 channel 中有数据,则先读该数据,读完数据后,继续读则读到的为对应类型的零值

    对于 nil channel,无论收发都会被阻塞。

    可以使用 for range 替代 ok 那种形式:for num := range ch{} // 注意形式,不是

    单向 channel 及应用

    默认情况下,通道 channel 是双向的,也就是,既可以往里面发送数据也可以同里面接收数据。

    但是,我们经常见一个通道作为参数进行传递而只希望对方是单向使用的,要么只让它发送数据,要么只让它接收数据,这时候我们可以指定通道的方向。

    061915b17988f4c20a031eabc4b4a588.png

    单向 channel 变量的声明非常简单,如下:var ch1 chan int // ch1 是一个正常的 channel,是双向的

    var ch2 chan

    var ch3

    可以将 channel 隐式转换为单向队列,只收或只发,不能将单向 channel 转换为双向 channel:ch := make(chan int, 3)

    var sendCh chan

    var recvCh

    来看一下单向 channel 的简单示例(记住了,channel 是传引用):package main

    import "fmt"

    // 只写

    func send(sendCh chan

    sendCh

    close(sendCh)

    }

    // 只读

    func recv(recvCh

    num :=

    fmt.Println("num = ", num)

    }

    func main() {

    ch := make(chan int)

    go send(ch)

    recv(ch)

    }

    运行结果:num = 777

    生产者消费模型

    生产者消费者模型分析

    单向 channel 最典型的应用是: 生产者消费者模型.

    所谓生产者消费者模型: 某个模块(函数等)负责产生数据, 这些数据由另一个模块来负责处理(此处的模块是广义的, 可以是类, 函数, 协程, 线程, 进程等). 产生数据的模块, 就形象地称为生产者; 而处理数据的模块, 就称为消费者.

    单单抽象出生产者和消费者, 还够不上是生产者消费者模型. 该模式还需要有一个缓冲区处于生产者和消费者之间, 作为一个中介. 生产者把数据放入缓冲区, 而消费者从缓冲区取出数据. 如下图所示

    fdd2f83539da0ef082f2eb159418c3f5.png

    可以这样理解, 假设你要寄一封信, 大致过程如下:把信写好 -- 相当于生产者制造数据

    把信放入邮筒 -- 相当于生产者把数据放入缓冲区

    邮递员把信从邮筒取出 -- 相当于消费者把数据取出缓冲区

    邮递员把信拿去邮局做相应的处理 -- 相当于消费者处理数据

    那么, 这个缓冲区有什么用呢? 为什么不让生产者直接调用消费者的某个函数, 直接把数据传递过去, 而去设置一个缓冲区呢?

    缓冲区的好处大概如下:

    1: 解耦 ( 降低 生产者 和 消费者 之间的耦合度 )

    假设生产者和消费者分别是两个类. 如果让生产者直接调用消费者的某个方法, 那么生产者对于消费者就会产生依赖(也就是耦合). 将来如果消费者的代码发生变化, 可能会直接影响到生产者. 而如果两者都依赖某个缓冲区, 两者之间不直接依赖, 耦合度也就相应降低了.

    依然用寄信的例子简单说一下, 假设生产者就是你, 你负责写信, 如果没有邮筒(即缓冲区), 你就需要直接把信给邮递员(消费者). 但是, 过了几个月, 邮递员换人了, 你想要寄信就必须再认识新的邮递员, 你刚和新的邮递员熟悉之后, 又换了一个邮递员, 你又要重新认识... 这就显得很麻烦, 就是想寄个信而已, 不想认识那么多邮递员...

    但是如果有邮筒(缓冲区)呢, 无论邮递员怎么更换, 这个与你无关, 我依然是把信放入邮筒就可以了. 这样一来, 就简单多了.

    2: 提高并发能力 ( 生产者与消费者数量不对等时, 能保持正常通信 )

    生产者直接调用消费者的某个方法, 还有另一个弊端

    由于函数调用是同步的(或者叫阻塞的), 在消费者的方法没有返回之前, 生产者只好一直等在那边. 万一消费者处理数据很慢, 生产者只能白白浪费时间.

    使用了生产者/消费者模式之后, 生产者和消费者可以是两个独立的并发主体.

    生产者把制造出来的数据放入缓冲区, 就可以再去生产下一个数据. 基本上不用依赖消费者的处理速度.

    其实最初这个生产者消费者模式, 主要就是用来处理并发问题的.

    从寄信的例子来看, 如果没有邮筒, 你得拿着信傻站在路口等邮递员过来收(相当于生产者阻塞); 又或者邮递员得挨家挨户问, 谁要寄信(相当于消费者轮询).

    3: 缓存 ( 生产者与消费者数据处理速度不一致时, 暂存数据 )

    如果生产者制造数据的速度时快时慢, 缓冲区的好处就体现出来了.

    当数据制造快的时候, 消费者来不及处理, 未处理的数据可以暂时存在缓冲区中. 等生产者的制造速度慢下来, 消费者再慢慢处理掉.

    再拿寄信的例子举例, 假设邮递员一次只能带走1000封信. 万一某次碰上情人节送贺卡, 需要寄出的信超过1000封, 这时候邮筒这个缓冲区就派上用场了. 邮递员把来不及带走的信暂存在邮筒中, 等下次过来时再拿走.

    生产者消费者模型实现

    先来看一下无缓冲的例子package main

    import "fmt"

    // 生产者

    func producer(ch chan

    for i := 0; i < 5; i++ {

    fmt.Println("生产者写入数据, num = ", i)

    ch

    }

    close(ch)

    }

    // 消费者

    func consumer(ch

    for num := range ch {

    fmt.Println("消费者拿到数据, num = ", num)

    }

    }

    func main() {

    // 无缓冲 channel

    ch := make(chan int)

    go producer(ch) // 子 go 程,生产者

    consumer(ch) // 主 go 程,消费者

    }

    运行结果:生产者写入数据, num = 0

    生产者写入数据, num = 1

    消费者拿到数据, num = 0

    消费者拿到数据, num = 1

    生产者写入数据, num = 2

    生产者写入数据, num = 3

    消费者拿到数据, num = 2

    消费者拿到数据, num = 3

    生产者写入数据, num = 4

    消费者拿到数据, num = 4

    再来看一下有缓冲的例子 两者对比结果package main

    import "fmt"

    // 生产者

    func producer(ch chan

    for i := 0; i < 5; i++ {

    fmt.Println("生产者写入数据, num = ", i)

    ch

    }

    close(ch)

    }

    // 消费者

    func consumer(ch

    for num := range ch {

    fmt.Println("消费者拿到数据, num = ", num)

    }

    }

    func main() {

    // 有缓冲 channel

    ch := make(chan int, 2)

    go producer(ch) // 子 go 程,生产者

    consumer(ch) // 主 go 程,消费者

    }

    运行结果:生产者写入数据, num = 0

    生产者写入数据, num = 1

    生产者写入数据, num = 2

    生产者写入数据, num = 3

    消费者拿到数据, num = 0

    消费者拿到数据, num = 1

    消费者拿到数据, num = 2

    消费者拿到数据, num = 3

    生产者写入数据, num = 4

    消费者拿到数据, num = 4

    简单说明

    首先创建一个双向的 channel, 然后开启一个新的 goroutine, 把双向通道作为参数传递到 producer 方法中, 同时转成只写通道. 子 go 程开始执行循环, 向只写通道中添加数据, 这就是生产者.

    主 go 程直接调用 consumer 方法, 该方法将双向通道转成只读通道, 通过循环每次从通道中读取数据, 这就是消费者.

    注意, channel 作为参数传递, 是引用传递.

    生产者消费者 - 模拟订单

    在实际的开发中, 生产者消费者模式应用也非常的广泛.

    例如, 在电商网站中, 订单处理, 就是非常典型的生产者消费者模式.

    当很多用户单击下订单按钮后, 订单生产的数据全部放到缓冲区(队列)中, 然后消费者将队列中的数据取出来发送至仓库管理等系统.

    通过生产者消费者模式, 将订单系统与仓库管理系统隔离开, 且用户可以随时下单(生产数据). 如果订单系统直接调用仓库系统, 那么用户单击下订单按钮后, 要等到仓库系统的结果返回, 这样速度很慢.

    接下来我们就来模拟一下订单处理的过程.package main

    import "fmt"

    type OrderInfo struct {

    id int

    }

    func producer2(out chan

    for i:=0; i < 10; i++ { // 循环生成10个订单

    order := OrderInfo{id: i+1}

    fmt.Println("生成的订单ID: ", order.id)

    out

    }

    close(out) // 写完, 关闭channel

    }

    func consumer2(in

    for order := range in { // 从channel取出订单

    fmt.Println("订单ID为: ", order.id) // 模拟处理订单

    }

    }

    func main() {

    ch := make(chan OrderInfo, 5)

    go producer2(ch)

    consumer2(ch)

    }

    简单说明: OrderInfo 为订单信息, 这里为了简单只定义了一个订单编号属性, 然后生产者模拟生成10个订单, 消费者对产生的订单进行处理.

    定时器

    time.Timer

    Timer 是一个定时器. 代表未来的一个单一事件, 你可以告诉 Timer 你要等待多长时间.type Timer struct {

    C

    r runtimeTimer

    }

    它提供一个channel, 在定时时间到达之前, 没有数据写入 Timer.C 会一直阻塞. 直到定时时间到, 系统会自动向 Timer.C 这个channel中写入当前时间, 阻塞即被解除.

    定时器的启动

    示例代码:package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main() {

    fmt.Println("当前时间: ", time.Now())

    // 创建定时器, 指定定时时长

    myTimer := time.NewTimer(time.Second * 2)

    // 定时到达后, 系统会自动向定时器的成员 C 写入系统当前系统时间

    //读取 myTimer.C 得到定时后的系统时间, 并完成一次chan的读操作.

    nowTime :=

    fmt.Println("当前时间: ", nowTime)

    }

    3 种定时方法1. Sleep

    time.Sleep(time.Second)

    2. Time.C

    fmt.Println("当前时间: ", time.Now())

    myTimer := time.NewTimer(time.Second * 2)

    nowTime :=

    fmt.Println("现在时间: ", nowTime)

    3. time.After

    fmt.Println("当前时间: ", time.Now())

    nowTime :=

    fmt.Println("现在时间: ", nowTime)

    定时器的停止package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main(){

    myTimer := time.NewTimer(time.Second * 3) // 创建定时器

    go func() {

    fmt.Println("子go程, 定时完毕")

    }()

    myTimer.Stop() // 设置定时器停止

    for {

    ;

    }

    }

    死循环只是为了方便查看结果.

    定时器的重置package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main() {

    myTimer := time.NewTimer(time.Second * 10)

    myTimer.Reset(time.Second * 2) // 重置定时时长为 2 秒

    go func(){

    fmt.Println("子go程, 定时完毕")

    }()

    for {

    ;

    }

    }创建定时器: myTimer := time.NewTimer(time.Second * 2)

    停止定时器: myTimer.Stop() [此时

    重置定时器: myTimer.Reset(time.Second * 2)

    周期定时器 Time.Ticker

    Ticker是一个周期触发定时的计时器, 它会按照一个时间间隔往channel发送系统当前时间, 而channel的接受者可以以固定的时间间隔从channel中读取.type Ticker struct {

    C

    r runtimeTimer

    }package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main() {

    myTicker := time.NewTicker(time.Second) // 定义一个周期定时器

    go func() {

    for {

    nowTime :=

    fmt.Println("现在时间: ", nowTime)

    }

    }()

    // 死循环, 特地不让main goroutine结束

    for {

    ;

    }

    }package main

    import (

    "fmt"

    "time"

    )

    func main(){

    quit := make(chan bool) // 创建一个判断是否终止的channel

    myTicker := time.NewTicker(time.Second) // 定义一个周期定时器

    go func() {

    i := 0

    for {

    nowTime :=

    i++

    fmt.Println("现在时间: ", nowTime)

    if i == 5 {

    quit

    }

    }

    }()

    }

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