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# 2.7 并发
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有人把Go比作21世纪的C语言，第一是因为Go语言设计简单，第二，21世纪最重要的就是并行程序设计，而Go从语言层面就支持了并行。
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## goroutine
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goroutine是Go并行设计的核心。goroutine说到底其实就是协程，但是它比线程更小，十几个goroutine可能体现在底层就是五六个线程，Go语言内部帮你实现了这些goroutine之间的内存共享。执行goroutine只需极少的栈内存(大概是4~5KB)，当然会根据相应的数据伸缩。也正因为如此，可同时运行成千上万个并发任务。goroutine比thread更易用、更高效、更轻便。
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goroutine是通过Go的runtime管理的一个线程管理器。goroutine通过`go`关键字实现了，其实就是一个普通的函数。
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```Go
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go hello(a, b, c)
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```
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通过关键字go就启动了一个goroutine。我们来看一个例子
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```Go
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package main
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import (
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"fmt"
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"runtime"
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)
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func say(s string) {
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for i := 0; i < 5; i++ {
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runtime.Gosched()
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fmt.Println(s)
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}
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}
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func main() {
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go say("world") //开一个新的Goroutines执行
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say("hello") //当前Goroutines执行
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}
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// 以上程序执行后将输出：
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// hello
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// world
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// hello
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// world
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// hello
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// world
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// hello
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// world
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// hello
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```
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我们可以看到go关键字很方便的就实现了并发编程。
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上面的多个goroutine运行在同一个进程里面，共享内存数据，不过设计上我们要遵循：不要通过共享来通信，而要通过通信来共享。
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> runtime.Gosched()表示让CPU把时间片让给别人,下次某个时候继续恢复执行该goroutine。
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>默认情况下，在Go 1.5将标识并发系统线程个数的runtime.GOMAXPROCS的初始值由1改为了运行环境的CPU核数。
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但在Go 1.5以前调度器仅使用单线程，也就是说只实现了并发。想要发挥多核处理器的并行，需要在我们的程序中显式调用 runtime.GOMAXPROCS(n) 告诉调度器同时使用多个线程。GOMAXPROCS 设置了同时运行逻辑代码的系统线程的最大数量，并返回之前的设置。如果n < 1，不会改变当前设置。
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## channels
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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。那么goroutine之间如何进行数据的通信呢，Go提供了一个很好的通信机制channel。channel可以与Unix shell 中的双向管道做类比：可以通过它发送或者接收值。这些值只能是特定的类型：channel类型。定义一个channel时，也需要定义发送到channel的值的类型。注意，必须使用make 创建channel：
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```Go
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ci := make(chan int)
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cs := make(chan string)
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cf := make(chan interface{})
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```
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channel通过操作符`<-`来接收和发送数据
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```Go
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ch <- v // 发送v到channel ch.
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v := <-ch // 从ch中接收数据，并赋值给v
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```
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我们把这些应用到我们的例子中来：
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```Go
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package main
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import "fmt"
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func sum(a []int, c chan int) {
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total := 0
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for _, v := range a {
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total += v
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}
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c <- total // send total to c
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}
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func main() {
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a := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0}
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c := make(chan int)
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go sum(a[:len(a)/2], c)
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go sum(a[len(a)/2:], c)
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x, y := <-c, <-c // receive from c
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fmt.Println(x, y, x + y)
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}
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```
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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Goroutines同步变的更加的简单，而不需要显式的lock。所谓阻塞，也就是如果读取（value := <-ch）它将会被阻塞，直到有数据接收。其次，任何发送（ch<-5）将会被阻塞，直到数据被读出。无缓冲channel是在多个goroutine之间同步很棒的工具。
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## Buffered Channels
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上面我们介绍了默认的非缓存类型的channel，不过Go也允许指定channel的缓冲大小，很简单，就是channel可以存储多少元素。ch:= make(chan bool, 4)，创建了可以存储4个元素的bool 型channel。在这个channel 中，前4个元素可以无阻塞的写入。当写入第5个元素时，代码将会阻塞，直到其他goroutine从channel 中读取一些元素，腾出空间。
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```Go
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ch := make(chan type, value)
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```
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当 value = 0 时，channel 是无缓冲阻塞读写的，当value > 0 时，channel 有缓冲、是非阻塞的，直到写满 value 个元素才阻塞写入。
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我们看一下下面这个例子，你可以在自己本机测试一下，修改相应的value值
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```Go
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package main
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import "fmt"
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func main() {
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c := make(chan int, 2)//修改2为1就报错，修改2为3可以正常运行
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c <- 1
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c <- 2
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fmt.Println(<-c)
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fmt.Println(<-c)
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}
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//修改为1报如下的错误:
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//fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
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```
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## Range和Close
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上面这个例子中，我们需要读取两次c，这样不是很方便，Go考虑到了这一点，所以也可以通过range，像操作slice或者map一样操作缓存类型的channel，请看下面的例子
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```Go
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package main
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import (
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"fmt"
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)
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func fibonacci(n int, c chan int) {
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x, y := 1, 1
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for i := 0; i < n; i++ {
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c <- x
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x, y = y, x + y
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}
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close(c)
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}
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func main() {
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c := make(chan int, 10)
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go fibonacci(cap(c), c)
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for i := range c {
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fmt.Println(i)
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}
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}
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```
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`for i := range c`能够不断的读取channel里面的数据，直到该channel被显式的关闭。上面代码我们看到可以显式的关闭channel，生产者通过内置函数`close`关闭channel。关闭channel之后就无法再发送任何数据了，在消费方可以通过语法`v, ok := <-ch`测试channel是否被关闭。如果ok返回false，那么说明channel已经没有任何数据并且已经被关闭。
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>记住应该在生产者的地方关闭channel，而不是消费的地方去关闭它，这样容易引起panic
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>另外记住一点的就是channel不像文件之类的，不需要经常去关闭，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
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## Select
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我们上面介绍的都是只有一个channel的情况，那么如果存在多个channel的时候，我们该如何操作呢，Go里面提供了一个关键字`select`，通过`select`可以监听channel上的数据流动。
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`select`默认是阻塞的，只有当监听的channel中有发送或接收可以进行时才会运行，当多个channel都准备好的时候，select是随机的选择一个执行的。
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```Go
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package main
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import "fmt"
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func fibonacci(c, quit chan int) {
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x, y := 1, 1
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for {
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select {
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case c <- x:
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x, y = y, x + y
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case <-quit:
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fmt.Println("quit")
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return
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}
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}
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}
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func main() {
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c := make(chan int)
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quit := make(chan int)
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go func() {
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for i := 0; i < 10; i++ {
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fmt.Println(<-c)
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}
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quit <- 0
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}()
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fibonacci(c, quit)
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}
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```
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在`select`里面还有default语法，`select`其实就是类似switch的功能，default就是当监听的channel都没有准备好的时候，默认执行的（select不再阻塞等待channel）。
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```Go
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select {
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case i := <-c:
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// use i
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default:
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// 当c阻塞的时候执行这里
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}
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```
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## 超时
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有时候会出现goroutine阻塞的情况，那么我们如何避免整个程序进入阻塞的情况呢？我们可以利用select来设置超时，通过如下的方式实现：
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```Go
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func main() {
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c := make(chan int)
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o := make(chan bool)
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go func() {
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for {
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select {
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case v := <- c:
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println(v)
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case <- time.After(5 * time.Second):
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println("timeout")
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o <- true
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break
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}
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}
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}()
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<- o
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}
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```
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## runtime goroutine
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runtime包中有几个处理goroutine的函数：
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- Goexit
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退出当前执行的goroutine，但是defer函数还会继续调用
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- Gosched
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让出当前goroutine的执行权限，调度器安排其他等待的任务运行，并在下次某个时候从该位置恢复执行。
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- NumCPU
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返回 CPU 核数量
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- NumGoroutine
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返回正在执行和排队的任务总数
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- GOMAXPROCS
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用来设置可以并行计算的CPU核数的最大值，并返回之前的值。
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## links
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