6月安卓手機(jī)性能榜：vivo/iQOO霸占旗艦排行榜前三
2023年上半年已經(jīng)正式過去了，我們也迎來了安兔兔V10版本，在新的驍龍8Gen3和天璣9300發(fā)布之前，性能榜的榜單大體會(huì)以驍龍8Gen2和天璣9200+為主，至于那顆3.36GHz的驍龍8Gen2領(lǐng)先
在傳統(tǒng)的編程語言中，如C++、Java、Python等，其并發(fā)邏輯多建立在操作系統(tǒng)線程之上。線程間的通信通常依賴于操作系統(tǒng)提供的基礎(chǔ)原語，包括共享內(nèi)存、信號、管道、消息隊(duì)列及套接字等，其中共享內(nèi)存是最為普遍的通信方式。但這種基于共享內(nèi)存的并發(fā)模型在復(fù)雜或大規(guī)模業(yè)務(wù)場景下往往顯得復(fù)雜且易于出錯(cuò)。
Go語言在設(shè)計(jì)時(shí)即以解決傳統(tǒng)并發(fā)問題為目標(biāo)，融入了CSP（Communicating Sequential Processes，通信順序進(jìn)程）模型的理念。CSP模型致力于簡化并發(fā)編程，目標(biāo)是讓編寫并發(fā)程序的難度與順序程序相當(dāng)。
在CSP模型中，通信和同步通過一種特定的流程實(shí)現(xiàn)：生產(chǎn)者產(chǎn)生數(shù)據(jù)，然后通過輸出數(shù)據(jù)到輸入/輸出原語，最終到達(dá)消費(fèi)者。Go語言為實(shí)現(xiàn)CSP模型，特別引入了Channel機(jī)制。Goroutine可以通過Channel進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作，Channel作為連接多個(gè)Goroutine的通信橋梁，簡化了并發(fā)編程的復(fù)雜性。
雖然CSP模型在Go語言中占據(jù)主流地位，但Go同樣支持基于共享內(nèi)存的并發(fā)模型。在Go的sync包中，提供了包括互斥鎖、讀寫鎖、條件變量和原子操作等在內(nèi)的多種同步機(jī)制，以滿足不同并發(fā)場景下的需求。
互斥鎖（Mutex）是一種用于在并發(fā)環(huán)境中安全訪問共享資源的機(jī)制。當(dāng)一個(gè)協(xié)程獲取到鎖時(shí)，它將擁有臨界區(qū)的訪問權(quán)，而其他請求該鎖的協(xié)程將會(huì)阻塞，直到該鎖被釋放。
并發(fā)訪問共享資源的情形非常普遍，例如：
如果沒有互斥鎖的控制，將會(huì)導(dǎo)致商品超賣、變量數(shù)值不正確、用戶信息更新錯(cuò)誤等問題。這時(shí)候就需要使用互斥鎖來控制并發(fā)訪問。
Mutex實(shí)現(xiàn)了Locker接口，提供了兩個(gè)方法：Lock和Unlock。
package mainimport ( "fmt" "sync" "time")func main() { var mu sync.Mutex var count int increment := func() { mu.Lock() defer mu.Unlock() count++ fmt.Println("Count:", count) } for i := 0; i < 5; i++ { go increment() } time.Sleep(time.Second)}func example() { var mu sync.Mutex mu.Lock() defer mu.Unlock() // Do something... mu.Lock() // 死鎖}func example() { var mu sync.Mutex mu.Lock() // 未調(diào)用mu.Unlock() mu.Unlock() // 正確}func example() { var mu sync.Mutex copyMu := mu copyMu.Lock() // 錯(cuò)誤}Mutex結(jié)構(gòu)體有兩個(gè)字段：state和sema。
type Mutex struct { state int32 sema uint32}Mutex有以下四種狀態(tài)。
以下代碼展示了如何使用Mutex在并發(fā)環(huán)境中安全地訪問共享資源：
package mainimport ( "fmt" "sync" "time")func main() { var mu sync.Mutex var count int increment := func() { mu.Lock() defer mu.Unlock() count++ fmt.Println("Count:", count) } for i := 0; i < 5; i++ { go increment() } time.Sleep(time.Second)}在上述代碼中，多個(gè)goroutine同時(shí)調(diào)用increment函數(shù)，通過Mutex來確保對共享變量count的訪問是安全的。
在并發(fā)編程中，為了保證多個(gè)協(xié)程安全地訪問共享資源，我們通常使用Mutex互斥鎖。然而，在讀多寫少的場景下，Mutex會(huì)導(dǎo)致性能問題，因?yàn)樗胁僮鳎òㄗx操作）都必須串行進(jìn)行。為了解決這一問題，可以區(qū)分讀操作和寫操作。RWMutex是一種讀寫鎖，同一時(shí)間只能被一個(gè)寫操作持有，或者被多個(gè)讀操作持有。
RWMutex提供了五個(gè)方法：Lock、Unlock、RLock、RUnlock和RLocker。
package mainimport ( "fmt" "sync" "time")func main() { var rw sync.RWMutex var count int write := func() { rw.Lock() defer rw.Unlock() count++ fmt.Println("Write:", count) } read := func() { rw.RLock() defer rw.RUnlock() fmt.Println("Read:", count) } // Start multiple readers for i := 0; i < 5; i++ { go read() } // Start a single writer go write() time.Sleep(time.Second)}RWMutex主要通過readerCount字段來維護(hù)讀鎖的數(shù)量。寫操作時(shí)，會(huì)將readerCount減去2的30次方變成一個(gè)負(fù)數(shù)，從而阻塞新的讀鎖請求。當(dāng)寫鎖被釋放時(shí)，將readerCount加上2的30次方，恢復(fù)成一個(gè)整數(shù)并喚醒等待中的讀鎖操作。
RWMutex的易錯(cuò)場景和Mutex類似，包括以下幾點(diǎn)。
func example() { var rw sync.RWMutex rw.Lock() defer rw.Unlock() // Do something... rw.Lock() // 死鎖}func example() { var rw sync.RWMutex rw.Lock() // 未調(diào)用rw.Unlock() rw.Unlock() // 正確}func example() { var rw sync.RWMutex copyRw := rw copyRw.Lock() // 錯(cuò)誤}package mainimport ( "fmt" "sync" "time")func main() { var rw sync.RWMutex var count int write := func() { rw.Lock() defer rw.Unlock() count++ fmt.Println("Write:", count) } read := func() { rw.RLock() defer rw.RUnlock() fmt.Println("Read:", count) } // 啟動(dòng)多個(gè)讀操作 for i := 0; i < 5; i++ { go read() } // 啟動(dòng)寫操作 go write() time.Sleep(time.Second)}在上述代碼中，多個(gè)goroutine同時(shí)調(diào)用read函數(shù)，通過RWMutex來確保對共享變量count的讀取是安全的。同時(shí)，write函數(shù)用于更新共享變量count，確保在寫操作時(shí)獨(dú)占訪問權(quán)。
死鎖指的是一組進(jìn)程由于相互持有和等待資源，導(dǎo)致無法繼續(xù)執(zhí)行的狀態(tài)。在這種情況下，所有相關(guān)的進(jìn)程都會(huì)無限期阻塞，無法向前推進(jìn)。具體來說，死鎖發(fā)生在一個(gè)進(jìn)程持有某些資源并等待其他進(jìn)程釋放其占有的資源，同時(shí)這些其他進(jìn)程也在等待第一個(gè)進(jìn)程釋放資源，形成相互等待的狀態(tài)。
死鎖的發(fā)生需要滿足以下四個(gè)必要條件。
為了解決死鎖問題，可以采取以下兩種策略。
以下是一個(gè)Go語言中的死鎖示例，展示了兩個(gè)goroutine由于相互等待對方持有的資源而導(dǎo)致的死鎖：
package mainimport ( "fmt" "sync")func main() { var mutexA, mutexB sync.Mutex go func() { mutexA.Lock() fmt.Println("Goroutine 1: Locked mutexA") // Simulate some work mutexB.Lock() fmt.Println("Goroutine 1: Locked mutexB") mutexB.Unlock() mutexA.Unlock() }() go func() { mutexB.Lock() fmt.Println("Goroutine 2: Locked mutexB") // Simulate some work mutexA.Lock() fmt.Println("Goroutine 2: Locked mutexA") mutexA.Unlock() mutexB.Unlock() }() // Wait for goroutines to finish (they won't due to deadlock) select {}}在上述代碼中，兩個(gè)goroutine分別持有mutexA和mutexB，并且嘗試獲取對方的鎖，導(dǎo)致死鎖發(fā)生。每個(gè)goroutine無限期等待對方釋放資源，形成相互等待的循環(huán)。
通過了解死鎖的概念、必要條件及解決策略，我們可以更好地設(shè)計(jì)并發(fā)程序，避免陷入死鎖狀態(tài)。
WaitGroup 是 Go 語言的 sync 包下提供的一種并發(fā)原語，用來解決并發(fā)編排的問題。它主要用于等待一組 goroutine 完成。假設(shè)一個(gè)大任務(wù)需要等待三個(gè)小任務(wù)完成才能繼續(xù)執(zhí)行，如果采用輪詢的方法，可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)問題：一是小任務(wù)已經(jīng)完成但大任務(wù)需要很久才能被輪詢到，二是輪詢會(huì)造成 CPU 資源的浪費(fèi)。因此，WaitGroup 通過阻塞等待并喚醒大任務(wù)的 goroutine 來解決這個(gè)問題。
WaitGroup 提供了三個(gè)方法：Add、Done 和 Wait。
WaitGroup 維護(hù)了兩個(gè)計(jì)數(shù)器，一個(gè)是 v 計(jì)數(shù)器，另一個(gè)是 w 計(jì)數(shù)器。
使用 WaitGroup 需要注意以下易錯(cuò)場景：
以下是一個(gè)使用 WaitGroup 的示例代碼：
package mainimport ( "fmt" "sync" "time")func worker(id int, wg *sync.WaitGroup) { defer wg.Done() // Done() 方法用于減少計(jì)數(shù)器 fmt.Printf("Worker %d starting/n", id) time.Sleep(time.Second) fmt.Printf("Worker %d done/n", id)}func main() { var wg sync.WaitGroup for i := 1; i <= 3; i++ { wg.Add(1) // Add() 方法增加計(jì)數(shù)器 go worker(i, &wg) } wg.Wait() // Wait() 方法阻塞等待所有計(jì)數(shù)器為 0 fmt.Println("All workers done")}在上述代碼中，main 函數(shù)創(chuàng)建了一個(gè) WaitGroup 并啟動(dòng)了三個(gè) goroutine，每個(gè) goroutine 執(zhí)行 worker 函數(shù)。在 worker 函數(shù)中，調(diào)用 wg.Done() 方法表示當(dāng)前工作已經(jīng)完成。main 函數(shù)中的 wg.Wait() 方法阻塞等待，直到所有的 goroutine 都完成工作并調(diào)用了 Done 方法。
WaitGroup 是 Go 語言中非常有用的并發(fā)原語，用于等待一組 goroutine 完成。通過合理使用 Add、Done 和 Wait 方法，可以避免輪詢等待帶來的性能問題，并提高并發(fā)編排的效率。在使用 WaitGroup 時(shí)，需要注意計(jì)數(shù)器的增減操作，避免引發(fā) panic 或長時(shí)間阻塞。
Go 語言提倡通過通信來實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存，而不是通過共享內(nèi)存來通信。Go 的 CSP（Communicating Sequential Processes）并發(fā)模型正是通過 Goroutine 和 Channel 來實(shí)現(xiàn)的。Channel 是 Go 語言中用于 goroutine 之間通信的主要工具。
Channel 有以下幾類應(yīng)用場景。
Channel 有三種類型：
Channel 通過 make 函數(shù)進(jìn)行初始化，未初始化的 Channel 的零值是 nil，對 nil 的 Channel 進(jìn)行接收或發(fā)送操作會(huì)導(dǎo)致阻塞。
Channel 可以分為有緩沖和無緩沖兩種。無緩沖的 Channel 是同步的，有緩沖的 Channel 是異步的。發(fā)送操作只有在 Channel 滿時(shí)才會(huì)阻塞，接收操作只有在 Channel 為空時(shí)才會(huì)阻塞。
發(fā)送操作是 chan<-，接收操作是 <-chan。接收數(shù)據(jù)時(shí)可以返回兩個(gè)值，第一個(gè)是元素，第二個(gè)是一個(gè)布爾值，若為 false 則說明 Channel 已經(jīng)被關(guān)閉并且 Channel 中沒有緩存的數(shù)據(jù)。
Go 的內(nèi)建函數(shù) close、cap、len 都可以操作 Channel 類型，發(fā)送和接收都可以作為 select 語句的 case，Channel 也可以應(yīng)用于 for range 語句。
在發(fā)送數(shù)據(jù)給 Channel 時(shí)，發(fā)送語句會(huì)轉(zhuǎn)化為 chansend 函數(shù)：
在接收數(shù)據(jù)時(shí)，接收語句會(huì)轉(zhuǎn)化為 chanrecv 函數(shù)：
以下是一個(gè)使用 Channel 的示例代碼：
package mainimport ( "fmt" "time")// 生產(chǎn)者：生成數(shù)據(jù)并發(fā)送到 channelfunc producer(ch chan<- int, count int) { for i := 0; i < count; i++ { ch <- i fmt.Println("Produced:", i) time.Sleep(time.Millisecond * 500) } close(ch) // 關(guān)閉 channel，表示生產(chǎn)結(jié)束}// 消費(fèi)者：從 channel 接收數(shù)據(jù)并處理func consumer(ch <-chan int) { for data := range ch { fmt.Println("Consumed:", data) time.Sleep(time.Millisecond * 1000) }}func main() { ch := make(chan int, 5) // 創(chuàng)建一個(gè)帶緩沖的 channel go producer(ch, 10) // 啟動(dòng)生產(chǎn)者 consumer(ch) // 啟動(dòng)消費(fèi)者}在上述代碼中，main 函數(shù)創(chuàng)建了一個(gè)帶緩沖的 Channel，并啟動(dòng)了一個(gè)生產(chǎn)者 goroutine 和一個(gè)消費(fèi)者 goroutine。生產(chǎn)者不斷生成數(shù)據(jù)并發(fā)送到 Channel 中，消費(fèi)者從 Channel 中接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。生產(chǎn)者完成后關(guān)閉 Channel，消費(fèi)者則在接收到所有數(shù)據(jù)后結(jié)束。
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