Golang并发编程、串行编程

线程概要

1、什么是进程，线程，多线程？

开个QQ，开了一个进程；开了迅雷，开了一个进程。
在QQ的这个进程里，传输文字开一个线程、传输语音开了一个线程、弹出对话框又开了一个线程。
所以运行某个软件，相当于开了一个进程。在这个软件运行的过程里（在这个进程里），多个工作支撑的完成QQ的运行，那么这“多个工作”分别有一个线程。
所以一个进程管着多个线程。
通俗的讲：“进程是爹妈，管着众多的线程儿子”...

进程： 一个正在运行的程序一般就是一个进程，一个进程中可以有多个线程
线程：一条有序的CPU命令的集合体
多线程：多条有序CPU命令的集合体

备注：一个CPU在同一时刻只能执行一个CPU命令

2、一个CPU可以并发编程（多线程）吗？

例如：3个线程：（上下文切换->线程切换（时间片轮转）） 并发编程
线程1： 5个命令
线程2： 3个命令
线程3： 8个命令

线程1、线程2、线程3在一个CPU的情况下，进行并发编程，由于CPU在同一时间只能执行一个命令，
所以需要通过时间片的轮转

3、并发/并行编程、串行编程
并发编程：多个线程，会有时间片的分配问题，多个线程之间会不断的来回切换
串行编程：按照顺序一一的去执行

4、CPU有分类：
CPU分为两种：物理CPU、逻辑CPU

• 一个物理CPU可以虚拟出多个逻辑CPU（多核）
• 8核同一时刻可以最多执行八个cup命令

5、多线程编程优缺点：
优点：分线程可以处理耗时操作，不会出现主线程阻塞
缺点：资源竞争，内存消耗，死锁

golang多线程

1、创建多线程：

• 多线程通过 go 关键字创建分线程
• 引入 sync 库控制多线程，var wg sync.WaitGroup 创建实例。
  • wg.Add() 方法声明分线程数。
  • wg.Wait() 方法等待声明的线程全部执行完时（线程数为0时），才会执行后续代码； 在每个分线程。
  • wg.Done() 表示该分线程执行结束，告知主线程（每当分线程执行结束，wg.Add() 声明的线程数减一）。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
    "sync"
)

var wg sync.WaitGroup

func main() {
    wg.Add(2) // 添加两个线程
    go f1()
    go f2()
    wg.Wait() // 等待所有添加的线程执行结束 
}

func f1() {
    for i:=0; i<100; i++ {
        fmt.Println("f1", i)
        time.Sleep(1 * time.Seconed) // 等待2s
    }
    wg.Done() // 当前分线程执行结束，通知主线程
}

func f2(){
    for i:=0; i<200; i++ {
        fmt.Println("f2", i)
    }
    wg.Done() // 当前分线程执行结束，通知主线程
}

2、资源竞争、上锁

并发编程由于是CPU在多个线程建来回切换，如果多个线程对同一全局变量进行操作，则无法预测出现的结果（因为CPU在多线程间的切换是随机的）。这时就需要对数据进行上锁，即同一时刻，同一数据只能被一个线程操作。当操作时对该数据上锁，在此期间，其他线程无法操作该数据，只能等待。当该数据的操作完成时，再对其进行解锁，这样等待中的其他线程就可以操作该数据。

检测资源竞争：go run -race main.go

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand" // 随机数
    "time"
    "sync"
)

var wg sync.WaitGroup
var counter int
var mutex sync.Mutex    // 上锁、解锁

func main() {
    wg.Add(2)
    incrementor("Foo:")
    incrementor("Bar:")
    wg.Wait()
}

func incrementor(s string) {
    rand.Seed(time.Now().UnixNano())
    for i:=0; i<20; i++ {
        time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(3)) * time.Millisecond)
        mutex.Lock() // 上锁
        counter ++ 
        fmt.Println(s, i, "counter:", counter)
        mutex.Unlock() // 解锁
    }
    wg.Done()
}