go 框架通过内置的并发原语提供强大的并行编程功能，包括 goroutine（轻量级线程）、channel（通信）和锁。这些特性使程序员能够明确且轻松地编写并行代码，同时提高效率和可扩展性。

Go 框架在并行编程方面的优势

并发编程在现代应用程序开发中至关重要，它允许同时执行多个任务以提高效率。Go 凭借其内置的并发行语义，为并行编程提供了强大而易用的特性。

内置的并发原语

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Go 核心库提供了一系列并发原语，包括 goroutine（轻量级线程）、channel（用于通信）和锁。这些原语允许程序员明确和轻松地编写并行代码。

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

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go func(i int) {
            fmt.Printf("goroutine %d: sleeping for 1 secondn", i)
            time.Sleep(1 * time.Second)
            wg.Done()
        }(i)
    }
    wg.Wait() // 等待所有 goroutine 完成
}

这段代码创建了 10 个 goroutine，每个 goroutine 睡眠 1 秒，然后向主线程发出信号表示已完成。WaitGroup 确保所有 goroutine 完成后再继续执行。

Channel 用于通信

Channel 是 Go 中用于 goroutine 之间通信的安全并发的值缓冲区。它们允许程序员以同步或异步方式无阻塞地发送和接收数据。

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    ch := make(chan int)
    wg.Add(1)
    go func() {
        defer wg.Done()
        for i := 0; i < 10; i++ {
            ch <- i
        }
        close(ch) // 关闭 channel 以指示数据发送完毕
    }()
    wg.Add(1)
    go func() {
        defer wg.Done()
        for v := range ch {
            fmt.Printf("received value: %dn", v)
        }
    }()
    wg.Wait() // 等待所有 goroutine 完成
}

在这个例子中，goroutine 在 channel 上发送值，而另一个 goroutine 从 channel 接收值。close() 函数用于通知接收者 channel 已关闭，不会再有数据发送。

实战案例：并行图像处理

Go 在并行处理大批量数据时非常高效。下面是一个使用 Go 并行处理图像的示例：

import (
    "image"
    "image/jpeg"
    "os"
    "sync"
)

func main() {
    // 打开文件列表
    files, err := os.ReadDir("images")
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    // 创建一个用于处理图像的 goroutine 池
    const numWorkers = 4
    pool := make(chan image.Image, numWorkers)
    var wg sync.WaitGroup

    for _, file := range files {
        wg.Add(1)
        go func(file string) {
            // 打开图像并调整大小
            img, err := os.Open("images/" + file)
            if err != nil {
                panic(err)
            }
            resizedImg, err := resizeImage(img)
            if err != nil {
                panic(err)
            }
            pool <- resizedImg // 将调整大小后的图像放入 channel
            wg.Done()
        }(file.Name())
    }

    go func() {
        for img := range pool {
            // 保存调整大小后的图像
            err := saveImageAsJPEG(img, "resized-images/"+file.Name())
            if err != nil {
                panic(err)
            }
        }
    }()

    wg.Wait() // 等待所有 goroutine 完成
}

func resizeImage(r io.Reader) (resizedImg image.Image, err error) {
    // 先将文件解析为图像数据
    img, err := jpeg.Decode(r)
    if err != nil {
        return nil, err
    }

    // 调整图像大小
    resizedImg = image.NewRGBA(image.Rect(0, 0, img.Bounds().Dx()/2, img.Bounds().Dy()/2))
    for y := 0; y < resizedImg.Bounds().Dy(); y++ {
        for x := 0; x < resizedImg.Bounds().Dx(); x++ {
            p := y*resizedImg.Bounds().Dy() + x
            resizedImg.Pix[p*4] = img.Pix[(2*y+1)*img.Bounds().Dx()+(2*x+1)*4]
            resizedImg.Pix[p*4+1] = img.Pix[(2*y+1)*img.Bounds().Dx()+(2*x+1)*4+1]
            resizedImg.Pix[p*4+2] = img.Pix[(2*y+1)*img.Bounds().Dx()+(2*x+1)*4+2]
            resizedImg.Pix[p*4+3] = img.Pix[(2*y+1)*img.Bounds().Dx()+(2*x+1)*4+3]
        }
    }

    return resizedImg, nil
}

func saveImageAsJPEG(img image.Image, f string) error {
    file, err := os.Create(f)
    if err != nil {
        return err
    }
    err = jpeg.Encode(file, img, &jpeg.Options{
        Quality: 95,
    })
    return err
}

这个代码使用 goroutine 池并行处理输入目录中的图像。它首先打开图像文件，调整其大小，然后将调整大小后的图像放入 channel。另一个 goroutine 从 channel 中读取图像并将其保存到新目录中。