Go使用协程交替打印字符

需求： 模拟两个协程，分别循环打印字母A和B。

分析： 要实现两个协程之间的交替协作，就必须用到channel通信机制，而channel正好是同步阻塞的。

半开方式

首先我们用一个channel变量来控制两个goroutine的交替打印：

func main() {
   exit := make(chan bool)
   ch1 := make(chan int)
   go func() {
      for i := 1; i <= 10; i++ {
         ch1 <- 0 //生产
         fmt.Println("A",i)
      }
      exit <- true
   }()
   go func() {
      for i := 1; i <= 10; i++ {
         <-ch1 //消费
         fmt.Println("B",i)
      }
   }()
   <-exit
}

结果发现打印出了ABBAABBA...的效果。

也就是我们控制了开始的次序，但没有控制结束的次序，发生了并发不安全的情况。

其实半开模式也可以用于某些场景下，如: 两个goroutine，在条件控制下，交替打印奇偶数：

func main() {
   exit := make(chan bool)
   ch1 := make(chan int)
   go func() {
      for i := 1; i <= 10; i++ {
         ch1 <- 0
         if i%2 == 0 {
            fmt.Println("A", i)
         }
      }
      exit <- true
   }()
   go func() {
      for i := 1; i <= 10; i++ {
         <-ch1
         if i%2 == 1 {
            fmt.Println("B", i)
         }
      }
   }()
   <-exit
}

封闭方式

接下来我们使用两个channel变量来模拟goroutine循环体的互斥问题。

func main() {
   exit := make(chan bool)
   ch1, ch2 := make(chan bool), make(chan bool)
   
   go func() {
      for i := 1; i <= 10; i++ {
         ch1 <- true
         fmt.Println("A", i)
         //在ch1和ch2之间是阻塞独占的
         <-ch2
      }
      exit <- true
   }()
   go func() {
      for i := 1; i <= 10; i++ {
         <-ch1
         fmt.Println("B", i)
         ch2 <- true
      }
   }()
   <-exit
}

我们在循环体首尾都使用了阻塞独占模式，两个chan交替释放控制权，达到了安全的协程交互控制。

再看看下面的Demo，同样的原理：

func main(){
   ch1 :=make(chan int)
   ch2 :=make(chan string)
   str :=[5]string{"a","b","c","d","e"}
   go func() {
      for i:=0;i<5;i++{
         ch1<-i
         fmt.Print(i+1)
         <-ch2
      }
   }()
   for _,v :=range str{
      <-ch1
      fmt.Print(v)
      ch2<-v
   }
}

缓冲模式

缓冲模式和封闭模式相似，只是封闭模式中，两个goroutine有明确的首尾角色。而缓冲模式的第一生产者交给了主协程，两个goroutine结构一样，轮式交换角色。

func main() {
   exit := make(chan bool)
   ch1, ch2 := make(chan bool,1), make(chan bool)
   ch1 <- true //生产(选择一个启动项)
   
   go func() {
      for i := 1; i <= 10; i++ {
         if ok := <-ch1; ok { //消费
            fmt.Println("A", 2*i-1)
            ch2 <- true //生产
         }
      }
   }()
   go func() {
      defer func() { close(exit) }()
      for i := 1; i <= 10; i++ {
         if ok := <-ch2; ok { //消费
            fmt.Println("B", 2*i)
            ch1 <- true //生产
         }
      }
   }()
   <-exit
}

结论：

Channel的本质就是同步式的生产消费模式

补充：go 让N个协程交替打印1-100

今天遇到一道面试题，开启N个协程，并交替打印1-100如给定N=3则输出:

goroutine0: 0

goroutine1: 1

goroutine2: 2

goroutine0: 3

goroutine1: 4

面试时没答案，虽过后研究参考了一些网上方法，并记录下来，先上代码

func print() {
	chanNum := 3                           // chan 数量
	chanQueue := make([]chan int, chanNum) // 创建chan Slice
	var result = 0                         // 值
	exitChan := make(chan bool)            // 退出标识
	for i := 0; i < chanNum; i++ {
		//	创建chan
		chanQueue[i] = make(chan int)
		if i == chanNum-1 {
			//	给最后一个chan写一条数据，为了第一次输出从第1个chan输出
			go func(i int) {
				chanQueue[i] <- 1
			}(i)
		}
	}
	for i := 0; i < chanNum; i++ {
		var lastChan chan int //    上一个goroutine 结束才能输出 控制输出顺序
		var curChan chan int  //	当前阻塞输出的goroutine
		if i == 0 {
			lastChan = chanQueue[chanNum-1]
		} else {
			lastChan = chanQueue[i-1]
		}
		curChan = chanQueue[i]
		go func(i int, lastChan, curChan chan int) {
			for {
				if result > 100 {
					//	超过100就退出
					exitChan <- true
				}
				//	一直阻塞到上一个输出完，控制顺序
				<-lastChan
				fmt.Printf("thread%d: %d \n", i, result)
				result = result + 1
				//	当前goroutine已输出
				curChan <- 1
			}
		}(i, lastChan, curChan)
	}
	<-exitChan
	fmt.Println("done")
}

1、第一个for循环创建chan

2、第二个for循环里的lastChan意思是，当前chan如果要打印数据，就必须得上一个chan打印完后才能打印。

这里假设N=2，chan索引为0,1，当索引1要输出,就阻塞到索引0的chan有数据为止，当自己打印完后往自己的chan中发送一个1,方便给依赖自己的chan 解除阻塞。

这里有个特殊的地方，当索引为0时，他的依赖索引chan就为chanQueue的长度-1，如果没有在创建Chan中的时候没有下面这一串代码就会造成死锁

if i == chanNum-1 {
 // 给最后一个chan写一条数据，为了第一次输出从第1个chan输出
 go func(i int) {
 chanQueue[i] <- 1
 }(i)
}

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持三水点靠木。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教。