goroutine

第 18 课，共 24 课 · 第 5 部分 · 并发 · 约 15 分钟

到现在为止，程序都是一件一件往下做：上一件做完，才做下一件。下载三个文件，就是一个接一个地下：

prog.go

1package main2 3import "fmt"4 5func download(file string) {6	fmt.Println("下好了", file)7}8 9func main() {10	download("photo.jpg")11	download("music.mp3")12	download("video.mp4")13	fmt.Println("全部下完了")14}

输出

下好了 photo.jpg
下好了 music.mp3
下好了 video.mp4
全部下完了

真的下载要等网络，一个文件等几秒，三个就是三倍。这三件事互不相干，完全可以同时做。Go 让几件事同时做的办法是 goroutine：可以把它想成程序里另开的一条「做事的线」，main 是一条，你还可以再开很多条。

go：另开一个 goroutine

在一次函数调用前面写上 go，这次调用就放到一个新的 goroutine 里去跑。main 不等它，马上接着往下走：

prog.go

1package main2 3import "fmt"4 5func download(file string) {6	fmt.Println("下好了", file)7}8 9func main() {10	fmt.Println("开始下载")11	go download("photo.jpg")12}

输出

开始下载

只显示了「开始下载」，download 里的那一行没有出现。点单步看看：走过 go 那一行，右边多出一条泳道，这是新的 goroutine，它标着「等着轮到它」；main 那条标着「在跑」。接着 main 走到最后的 }，程序结束了，新的 goroutine 一步都没走。

main 结束，程序就结束

main 自己也跑在一个 goroutine 里：前几课 panic 时见过的 goroutine 1 [running]: 就是它。main 一返回，整个程序就结束，别的 goroutine 不管做到哪儿，都跟着结束。Go 不会等它们。

注意：go 只是说「这件事可以开始了」，不保证它什么时候跑。在真的电脑上，几个 CPU 同时干活，新的 goroutine 偶尔也能抢在 main 结束前跑上几步。所以既不能指望它「跑不了」，也不能指望它「跑得完」：要等它，就得明明白白地等。

先睡一会儿？

最直接的想法：让 main 晚一点结束。time.Sleep(时长) 让当前的 goroutine 停一段时间；time.Second 是 1 秒，100 * time.Millisecond 是 0.1 秒：

prog.go

1package main2 3import (4	"fmt"5	"time"6)7 8func download(file string) {9	fmt.Println("下好了", file)10}11 12func main() {13	fmt.Println("开始下载")14	go download("photo.jpg")15	time.Sleep(time.Second)16	fmt.Println("main 结束")17}

输出

开始下载
下好了 photo.jpg
main 结束

这次三行都有了。点单步：走到 time.Sleep，main 那条泳道变成「在睡」，新的 goroutine 这才轮到，跑完 download；然后 main 醒过来，显示最后一行。

注意：网页上的 time.Sleep 不真的等：所有 goroutine 都停下来的时候，时钟直接拨到下一个该醒的时刻。在你自己的电脑上，它会真的等 1 秒。

问题是：等多久才够？下载要多久是说不准的。下面每个文件要下 0.3 秒，main 等 0.1 秒：

先猜一猜

这段程序显示什么？

1package main2 3import (4	"fmt"5	"time"6)7 8func download(file string) {9	time.Sleep(300 * time.Millisecond)10	fmt.Println("下好了", file)11}12 13func main() {14	for _, file := range []string{"a.txt", "b.txt", "c.txt"} {15		go download(file)16	}17	time.Sleep(100 * time.Millisecond)18	fmt.Println("不等了")19}

三个 goroutine 都开始了，可它们要睡 0.3 秒；main 0.1 秒就醒了，显示「不等了」，然后结束。main 一结束，还在睡的三个 goroutine 一起被结束，一行「下好了」都没有。

输出

等短了，结果出不来；等长了，程序又白白多等。用 Sleep 等，其实是在猜时间。下一课的 channel 能让 main 正好等到 goroutine 做完，不多也不少。

几个 goroutine 一起做

go 后面也可以是一个匿名函数（第 16 课讲过），写完函数体马上用 () 调用它。下面给每个数开一个 goroutine，算它的平方，写进 squares 里属于它的那一格：

prog.go

1package main2 3import (4	"fmt"5	"time"6)7 8func main() {9	nums := []int{3, 5, 8, 10}10	squares := make([]int, len(nums))11	for i, n := range nums {12		go func() {13			squares[i] = n * n14		}()15	}16	time.Sleep(100 * time.Millisecond)17	fmt.Println(squares)18}

输出

[9 25 64 100]

点单步，看循环走完以后右边有五条泳道：main 和四个排队的 goroutine。main 一睡，它们一个接一个地跑，squares 的格子一个个填上。每一轮的 i 和 n 都是新的变量（Go 1.22 起），所以每个 goroutine 拿到的是自己那一轮的值。

不过 Sleep 并不是真正的同步：main 只是睡了一会儿，并没有确认它们写完。在自己电脑上用 go run -race（第 22 课）运行，这里会被报成数据竞争。从下一课起，就不再用 Sleep 等了。

为什么不让每个 goroutine 自己显示结果？因为先后说不准：

1for _, n := range nums {2	go func() {3		fmt.Println(n * n)4	}()5}

在真的电脑上，几个 goroutine 真的同时跑，谁先显示每次可能不一样：这次 9 25 64 100，下次也许 64 9 100 25。网页上的引擎一次只让一个 goroutine 跑（跑到它停下来为止），所以每次都一样，别被它骗了。这门课的例子都让结果和先后无关：每个 goroutine 写自己的那一格，最后由 main 一起显示。

go 后面是一次调用

go 开出去的函数，返回值没人接，直接扔掉。所以不能这样拿结果：

prog.go

1package main2 3import "fmt"4 5func square(n int) int {6	return n * n7}8 9func main() {10	result := go square(7)11	fmt.Println(result)12}

输出

# command-line-arguments
./prog.go:10:12: syntax error: unexpected keyword go, expected expression

发生了什么： go 语句没有值，不能放在 = 右边或者当参数：go 出去的函数的结果，要用 channel 拿回来。

go square(7) 是一条语句，不是一个值，放在 := 右边就是语法错误。另一个常见的错是匿名函数后面忘了 ()：

prog.go

1package main2 3import "fmt"4 5func main() {6	go func() {7		fmt.Println("下好了")8	}9}

输出

# command-line-arguments
./prog.go:6:5: expression in go must be function call

发生了什么： go 后面要写一次函数调用（带括号）：go f()，或者 go func() { … }()。

expression in go must be function call：go 后面要的是一次调用，这里只写了一个函数，没有调用它。在 } 后面加上 () 就好了。想从 goroutine 拿回结果，可以像上一节那样写进一个变量，更好的办法是下一课的 channel。

练一练

写好代码，点检查。提示随便看，实在想不出来再看答案。这一课还没有正式的等法，练习里先用 time.Sleep。它不是真正的同步，go run -race 会把这些程序报成数据竞争；从下一课起就不用 Sleep 等了。

练习 1

修好它：合计还是 0

showTotals 给每张订单开一个 goroutine 算合计，可显示出来都是 0。改好它，让它显示每张订单真正的合计。程序算了两批订单。

要显示

合计 [50 100]
合计 [10 40 20]

exercise1.go

1package main2 3import "fmt"4 5func sum(prices []int) int {6	total := 07	for _, p := range prices {8		total += p9	}10	return total11}12 13func showTotals(orders [][]int) {14	totals := make([]int, len(orders))15	for i, prices := range orders {16		go func() {17			totals[i] = sum(prices)18		}()19	}20	fmt.Println("合计", totals)21}22 23func main() {24	showTotals([][]int{{12, 30, 8}, {99, 1}})25	showTotals([][]int{{5, 5}, {40}, {7, 3, 10}})26}

输出

点「运行」或按 Ctrl+Enter

练习 2

一群工人算平方和

写好 sumOfSquares：给每个数开一个 goroutine，把它的平方写进 squares 里对应的那一格；等一会儿以后，把 squares 加起来返回。程序会显示两组数的平方和。

要显示

14
41

exercise2.go

1package main2 3import (4	"fmt"5	"time"6)7 8func sumOfSquares(nums []int) int {9	squares := make([]int, len(nums))10	// 在这里开 goroutine11	time.Sleep(100 * time.Millisecond)12	total := 013	// 在这里把 squares 加起来14	return total15}16 17func main() {18	fmt.Println(sumOfSquares([]int{1, 2, 3}))19	fmt.Println(sumOfSquares([]int{4, 5}))20}

输出

点「运行」或按 Ctrl+Enter

练习 3

修好它：go 拿不到返回值

countBoth 想同时数两句话各有几个词，可它编译不过。改成：两个 goroutine 各数一句，把结果写进 a 和 b，等一会儿再返回。程序数了两对句子。

要显示

4 6
1 4

exercise3.go

1package main2 3import (4	"fmt"5	"strings"6)7 8func countWords(s string) int {9	return len(strings.Fields(s))10}11 12func countBoth(s1, s2 string) (int, int) {13	a := go countWords(s1)14	b := go countWords(s2)15	return a, b16}17 18func main() {19	fmt.Println(countBoth("the order has shipped", "your download will start in seconds"))20	fmt.Println(countBoth("done", "please try again later"))21}

输出

点「运行」或按 Ctrl+Enter

这一课学会了

go f(x) 把这次调用放进一个新的 goroutine，main 不等它，接着往下走。
main 也是一个 goroutine；main 结束，整个程序结束，别的 goroutine 跟着结束。
单步时每个 goroutine 一条泳道：「在跑」「等着轮到它」「在睡」。
go func() { … }()：匿名函数后面要有 ()；go 语句没有值，拿不到返回值。
time.Sleep 等是在猜时间，等短了结果没出来，等长了白等；下一课用 channel 正好等到做完。
几个 goroutine 的先后说不准：让每个 goroutine 写自己的那一格，等它们都做完（下一课）再一起显示。