GO 协程【VS】C# 多线程【Go-C# Round 1】

〇、前言

最近接触到 Go 语言相关的内容，由于之前都是用的 C# 语言，然后就萌生了对这两种语言进行多方面比较。

本文将在 Go 的优势项目协程，来与 C# 的多线程操作进行比较，看下差距有多大。

实际上 C# 中也有类似协程的操作，是通过 yield 关键字实现的，等后续再另做对比。

一、准备工作

先准备 1000 个同样内容的 txt 文件，内容是一串简单的字符串，以供程序读取。

  

程序实现的大体思路：

  设置固定数量的协程（Go）或线程（C#），对 1000 个文本文件循环进行操作，取到的文件中的字符串加入到字符串列表中，然后记录耗时情况。

二、Go 语言实现

如下代码，基于（go version go1.21.0 windows/amd64），通过有缓冲的通道 channel，来设置允许同时运行 10 个协程，并通过互斥锁来保证多协程环境中，string 切片的操作安全：

package main

import (
	"fmt"
	"io/fs"
	"os"
	"sync"
	"time"
)

var mutex sync.Mutex // 互斥锁的声明

func main() {
	fmt.Println("begin-----------------!")
	path := "E:\\OA日常文件\\test\\gotestfile"

	files_entry, err := os.ReadDir(path) // 获取所有文件的路径
	if err != nil {
		fmt.Println("Error reading directory:", err)
		return
	}
	g := NewGoLimit(10) // max_num(最大允许并发数)设置为10
	strArray := []string{}
	var wg sync.WaitGroup
	fmt.Println("files_entry-len:", len(files_entry))
	start := time.Now()
	for _, file_entry := range files_entry {
		g.Add() // 尝试增加一个协程，若已达到最大并发数，将阻塞
		wg.Add(1)
		go func(file fs.DirEntry, g *GoLimit) {
			defer g.Done()
			defer wg.Done()
			// fmt.Println(goid.Get()) // 获取并打印 Goroutine id // 安装 goid 包：go get -u github.com/petermattis/goid
			content, err := os.ReadFile(path + "\\" + file.Name()) // 读取文件内容
			if err != nil {
				fmt.Println("Error reading file:", err)
				return
			}
			mutex.Lock()                                 // 加锁
			strArray = append(strArray, string(content)) // 将文件内容加入数组
			mutex.Unlock()                               // 解锁
			time.Sleep(time.Millisecond * 10)            // 模拟耗时操作
		}(file_entry, g)
	}
	wg.Wait()
	end := time.Now()
	fmt.Println("strArray-len:", len(strArray))
	fmt.Println("time.Sub(start):", end.Sub(start))
	fmt.Println("end-------------------!")
}

type GoLimit struct {
	ch chan int
}

func NewGoLimit(max int) *GoLimit {
	return &GoLimit{ch: make(chan int, max)}
}

func (g *GoLimit) Add() {
	g.ch <- 1
}

func (g *GoLimit) Done() {
	<-g.ch
}

三、C# 语言实现

如下代码，基于 .NET 7.0，通过信号量 SemaphoreSlim 控制同时工作的线程数量：

// 必要的引用
using System;
using System.IO;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Diagnostics;

class Program
{
    private static SemaphoreSlim semaphore;
    static void Main(string[] args)
    {
        ConcurrentBag<string> strings = new ConcurrentBag<string>();
        int semaphorenum = 10;
        semaphore = new SemaphoreSlim(0, semaphorenum); // （初始数量，最大数量）
        string path = "E:\\OA日常文件\\test\\gotestfile";
        var files = Directory.GetFiles(path);
        semaphore.Release(semaphorenum); // 由于初始数量为 0 所以需要手动释放信号量
        Task[] tasks = new Task[1000];
        Console.WriteLine($"总信号量：{semaphorenum}");
        Console.WriteLine($"总文件数：{files.Length}");
        Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
        stopwatch.Start();
        for (int i = 0; i < files.Length; i++)
        {
            semaphore.Wait(); // 调用 Wait() 方法，标记等待进入信号量
            string content = File.ReadAllText(files[i]);
            var task = Task.Run(() =>
            {
                Thread.Sleep(10); // 模拟耗时操作
                try
                {
                    strings.Add(content);
                }
                finally
                {
                    semaphore.Release(); // 调用 Release() 方法，释放信号量
                }
                //Console.WriteLine(Thread.GetCurrentProcessorId());
            });
            tasks[i] = task;
        }
        Task.WaitAll(tasks);
        stopwatch.Stop();
        Console.WriteLine($"信号量为 {semaphorenum} 时的耗时：{stopwatch.ElapsedMilliseconds}");
    }
}

四、执行结果比较

下表是运行后耗时情况对比：

同时运行的协程/线程数	2	5	10	50	100	500	1000
Go 耗时（ms）	7740.52	3105.82	1546.60	308.87	168.50	144.24	126.00
C# 耗时（ms）	7865	3199	1646	1275	1291	1236	1286

注：耗时统计均运行多次取稳定值。

由上图可得初步结论：

  在分配的协程/线程数量较少时，两种语言的操作效率相似，随着协程/线程数量的增加，Go 较 C# 效率会明显提升。