Go by Example 中文版: 状态协程

在前面的例子中,我们用 互斥锁 进行了明确的锁定, 来让共享的 state 跨多个 Go 协程同步访问。 另一个选择是,使用内建协程和通道的同步特性来达到同样的效果。 Go 共享内存的思想是,通过通信使每个数据仅被单个协程所拥有,即通过通信实现共享内存。 基于通道的方法与该思想完全一致!

package main
import (
    "fmt"
    "math/rand"
    "sync/atomic"
    "time"
)

在这个例子中,state 将被一个单独的协程拥有。 这能保证数据在并行读取时不会混乱。 为了对 state 进行读取或者写入, 其它的协程将发送一条数据到目前拥有数据的协程中, 然后等待接收对应的回复。 结构体 readOpwriteOp 封装了这些请求,并提供了响应协程的方法。

type readOp struct {
    key  int
    resp chan int
}
type writeOp struct {
    key  int
    val  int
    resp chan bool
}
func main() {

和前面的例子一样,我们会计算操作执行的次数。

    var readOps uint64
    var writeOps uint64

其他协程将通过 readswrites 通道来发布 请求。

    reads := make(chan readOp)
    writes := make(chan writeOp)

这就是拥有 state 的那个协程, 和前面例子中的 map 一样,不过这里的 state 是被这个状态协程私有的。 这个协程不断地在 readswrites 通道上进行选择,并在请求到达时做出响应。 首先,执行请求的操作;然后,执行响应,在响应通道 resp 上发送一个值,表明请求成功(reads 的值则为 state 对应的值)。

    go func() {
        var state = make(map[int]int)
        for {
            select {
            case read := <-reads:
                read.resp <- state[read.key]
            case write := <-writes:
                state[write.key] = write.val
                write.resp <- true
            }
        }
    }()

启动 100 个协程通过 reads 通道向拥有 state 的协程发起读取请求。 每个读取请求需要构造一个 readOp,发送它到 reads 通道中, 并通过给定的 resp 通道接收结果。

    for r := 0; r < 100; r++ {
        go func() {
            for {
                read := readOp{
                    key:  rand.Intn(5),
                    resp: make(chan int)}
                reads <- read
                <-read.resp
                atomic.AddUint64(&readOps, 1)
                time.Sleep(time.Millisecond)
            }
        }()
    }

用相同的方法启动 10 个写操作。

    for w := 0; w < 10; w++ {
        go func() {
            for {
                write := writeOp{
                    key:  rand.Intn(5),
                    val:  rand.Intn(100),
                    resp: make(chan bool)}
                writes <- write
                <-write.resp
                atomic.AddUint64(&writeOps, 1)
                time.Sleep(time.Millisecond)
            }
        }()
    }

让协程们跑 1s。

    time.Sleep(time.Second)

最后,获取并报告 ops 值。

    readOpsFinal := atomic.LoadUint64(&readOps)
    fmt.Println("readOps:", readOpsFinal)
    writeOpsFinal := atomic.LoadUint64(&writeOps)
    fmt.Println("writeOps:", writeOpsFinal)
}

运行这个程序显示这个基于协程的状态管理的例子 达到了每秒大约 800,000 次操作。

$ go run stateful-goroutines.go
readOps: 71708
writeOps: 7177

通过这个例子我们可以看到,基于协程的方法比基于互斥锁的方法要复杂得多。 但是,在某些情况下它可能很有用, 例如,当你涉及其他通道,或者管理多个同类互斥锁时,会很容易出错。 您应该使用最自然的方法,尤其是在理解程序正确性方面。

下一个例子: 排序