在 Go 语言中管理 Concurrency 的三种方式

相信大家踏入 Go 语言的世界,肯定是被强大的并发(Concurrency)所吸引,Go 语言用最简单的关键字go就可以将任务丢到后台处理,但是开发者怎么有效率的控制并发,这是入门 Go 语言必学的技能,本章会介绍几种方式来带大家认识并发,而这三种方式分别对应到三个不同的名词:WaitGroup,Channel,及 Context。下面用简单的范例带大家了解。

WaitGroup

先来了解有什么情境需要使用到 WaitGroup,假设您有两台机器需要同时上传最新的代码,两台机器分别上传完成后,才能执行最后的重启步骤。就像是把一个工作同时拆成好几份同时一起做,可以减少时间,但是最后需要等到全部做完,才能执行下一步,这时候就需要用到 WaitGroup 才能做到。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    i := 0
    wg.Add(3) //task count wait to do
    go func() {
        defer wg.Done() // finish task1
        fmt.Println("goroutine 1 done")
        i++
    }()
    go func() {
        defer wg.Done() // finish task2
        fmt.Println("goroutine 2 done")
        i++
    }()
    go func() {
        defer wg.Done() // finish task3
        fmt.Println("goroutine 3 done")
        i++
    }()
    wg.Wait() // wait for tasks to be done
    fmt.Println("all goroutine done")
    fmt.Println(i)
}

Channel

另外一种实际的案例就是,我们需要主动通知一个 Goroutine 进行停止的动作。换句话说,当 App 启动时,会在后台跑一些监控程序,而当整个 App 需要停止前,需要发个 Notification 给后台的监控程序,将其先停止,这时候就需要用到 Channel 来通知。看下下面这个例子:

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    exit := make(chan bool)
    go func() {
        for {
            select {
            case <-exit:
                fmt.Println("Exit")
                return
            case <-time.After(2 * time.Second):
                fmt.Println("Monitoring")
            }
        }
    }()
    time.Sleep(5 * time.Second)
    fmt.Println("Notify Exit")
    exit <- true //keep main goroutine alive
    time.Sleep(5 * time.Second)
}

上面的例子可以发现,用了一个 Gogourtine 和 Channel 来控制。可以想像当后台有无数个 Goroutine 的时候,我们就需要用多个 Channel 才能进行控制,也许 Goroutine 内又会产生 Goroutine,开发者这时候就会发现已经无法单纯使用 Channel 来控制多个 Goroutine 了。这时候解决方式会是传递 Context。

Context

大家可以想像,今天有一个后台任务 A,A 任务又产生了 B 任务,B 任务又产生了 C 任务,也就是可以按照此模式一直产生下去,假设中途我们需要停止 A 任务,而 A 又必须告诉 B 及 C 要一起停止,这时候通过 context 方式是最快的了。

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "time"
)

func foo(ctx context.Context, name string) {
    go bar(ctx, name) // A calls B
    for {
        select {
        case <-ctx.Done():
            fmt.Println(name, "A Exit")
            return
        case <-time.After(1 * time.Second):
            fmt.Println(name, "A do something")
        }
    }
}

func bar(ctx context.Context, name string) {
    for {
        select {
        case <-ctx.Done():
            fmt.Println(name, "B Exit")
            return
        case <-time.After(2 * time.Second):
            fmt.Println(name, "B do something")
        }
    }
}

func main() {
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    go foo(ctx, "FooBar")
    fmt.Println("client release connection, need to notify A, B exit")
    time.Sleep(5 * time.Second)
    cancel() //mock client exit, and pass the signal, ctx.Done() gets the signal  time.Sleep(3 * time.Second)
    time.Sleep(3 * time.Second)
}

大家可以把 context 想成是一个 controller,可以随时控制不确定个数的 Goroutine,由上往下,只要宣告context.WithCancel后,再任意时间点都可以通过cancel()来停止整个后台服务。实际案例会用在当 App 需要重新启动时,要先通知全部 goroutine 停止,正常停止后,才会重新启动 App。

总结

根据不同的情境跟状况来选择不同的方式,做一个总结:

WaitGroup:需要将单一个工作分解成多个子任务,等到全部完成后,才能进行下一步,这时候用 WaitGroup 最适合了
Channel + Select:Channel 只能用在比较单纯的 Goroutine 情况下,如果要管理多个 Goroutine,建议还是 走 context 会比较适合
Context:如果您想一次控制全部的 Goroutine,相信用 context 会是最适合不过的。

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