Go并发编程实践
前言
并发编程一直是Golang区别与其他语言的很大优势，也是实际工作场景中经常遇到的。近日笔者在组内分享了我们常见的并发场景，及代码示例，以期望大家能在遇到相同场景下，能快速的想到解决方案，或者是拿这些方案与自己实现的比较，取长补短。现整理出来与大家共享。
简单并发场景
很多时候，我们只想并发的做一件事情，比如测试某个接口的是否支持并发。那么我们就可以这么做：
func RunScenario1() {
count := 10
var wg sync.WaitGroup
for i := 0; i < count; i++ {
wg.Add(1)
go func(index int) {
defer wg.Done()
doSomething(index)
}(i)
}
wg.Wait()
}
使用goroutine来实现异步，使用WaitGroup来等待所有goroutine结束。这里要注意的是要正确释放WaitGroup的counter(在goroutine里调用Done()方法)。
但此种方式有个弊端，就是当goroutine的量过多时，很容易消耗完客户端的资源，导致程序表现不佳。
规定时间内的持续并发模型
我们仍然以测试某个后端API接口为例，如果我们想知道这个接口在持续高并发 情况下是否有句柄泄露，这种情况该如何测试呢？
这种时候，我们需要能控制时间的高并发模型：
func RunScenario2() {
timeout := time.Now().Add(time.Second * time.Duration(10))
n := runtime.NumCPU()
waitForAll := make(chan struct{})
done := make(chan struct{})
concurrentCount := make(chan struct{}, n)
for i := 0; i < n; i++ {
concurrentCount <- struct{}{}
}
go func() {
for time.Now().Before(timeout) {
<-done
concurrentCount <- struct{}{}
}
waitForAll <- struct{}{}
}()
go func() {
for {
<-concurrentCount
go func() {
doSomething(rand.Intn(n))
done <- struct{}{}
}()
}
}()
<-waitForAll
}
上面的代码里，我们通过一个buffered channel来控制并发的数量(concurrentCount)，然后另起一个channel来周期性的发起新的任务，而控制的条件就是 time.Now().Before(timeout)，这样当超过规定的时间，waitForAll 就会得到信号，而使整个程序退出。
这是一种实现方式，那么还有其他的方式没？我们接着往下看。
基于大数据量的并发模型
前面说的基于时间的并发模型，那如果只知道数据量很大，但是具体结束时间不确定，该怎么办呢？
比如，客户给了个几TB的文件列表，要求把这些文件从存储里删除。再比如，实现个爬虫去爬某些网站的所有内容。
而解决此类问题，最常见的就是使用工作池模式了(Worker Pool)。以删文件为例，我们可以简单这样来处理：
- Jobs - 可以从文件列表里读取文件，初始化为任务，然后发给worker
- Worker - 拿到任务开始做事
- Collector - 收集worker处理后的结果
- Worker Pool - 控制并发的数量
虽然这只是个简单Worker Pool模型，但已经能满足我们的需求：
func RunScenario3() {
numOfConcurrency := runtime.NumCPU()
taskTool := 10
jobs := make(chan int, taskTool)
results := make(chan int, taskTool)
var wg sync.WaitGroup
// workExample
workExampleFunc := func(id int, jobs <-chan int, results chan<- int, wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
for job := range jobs {
res := job * 2
fmt.Printf("Worker %d do things, produce result %d \n", id, res)
time.Sleep(time.Millisecond * time.Duration(100))
results <- res
}
}
for i := 0; i < numOfConcurrency; i++ {
wg.Add(1)
go workExampleFunc(i, jobs, results, &wg)
}
totalTasks := 100 // 本例就要从文件列表里读取
wg.Add(1)
go func() {
defer wg.Done()
for i := 0; i < totalTasks; i++ {
n := <-results
fmt.Printf("Got results %d \n", n)
}
close(results)
}()
for i := 0; i < totalTasks; i++ {
jobs <- i
}
close(jobs)
wg.Wait()
}
在Go里，分发任务，收集结果，我们可以都交给Channel来实现。从实现上更加的简洁。
仔细看会发现，本模型也是适用于按时间来控制并发。只要把totalTask的遍历换成时间控制就好了。
等待异步任务执行结果
goroutine和channel的组合在实际编程时经常会用到，而加上Select更是无往而不利。
func RunScenario4() {
sth := make(chan string)
result := make(chan string)
go func() {
id := rand.Intn(100)
for {
sth <- doSomething(id)
}
}()
go func() {
for {
result <- takeSomthing(<-sth)
}
}()
select {
case c := <-result:
fmt.Printf("Got result %s ", c)
case <-time.After(time.Duration(30 * time.Second)):
fmt.Errorf("指定时间内都没有得到结果")
}
}
在select的case情况，加上time.After()模型可以让我们在一定时间范围内等待异步任务结果，防止程序卡死。
定时反馈异步任务结果
上面我们说到持续的压测某后端API，但并未实时收集结果。而很多时候对于性能测试场景，实时的统计吞吐率，成功率是非常有必要的。
func RunScenario5() {
concurrencyCount := runtime.NumCPU()
for i := 0; i < concurrencyCount; i++ {
go func(index int) {
for {
doUploadMock()
}
}(i)
}
t := time.NewTicker(time.Second)
for {
select {
case <-t.C:
// 计算并打印实时数据
}
}
}
这种场景就需要使用到Ticker，且上面的Example模型还能控制并发数量，也是非常实用的方式。
知识点总结
上面我们共提到了五种并发模式：
- 简单并发模型
- 规定时间内的持续并发模型
- 基于大数据量的持续并发模型
- 等待异步任务结果模型
- 定时反馈异步任务结果模型
归纳下来其核心就是使用了Go的几个知识点：Goroutine, Channel, Select, Time, Timer/Ticker, WaitGroup. 若是对这些不清楚，可以自行Google之。
另完整的Example 代码可以参考这里：https://github.com/jichangjun/golearn/blob/master/src/carlji.com/experiments/concurrency/main.go
使用方式： go run main.go <场景>
比如 :
参考文档
这篇是Google官方推荐学习Go并发的资料，从初学者到进阶，内容非常丰富，且权威。