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Golang 作为一个实用主义的编程语言,非常注重性能,在语言特性上天然支持并发,它有多种并发模型,通过流水线模型系列文章,你会更好的使用 Golang 并发特性,提高你的程序性能。
这篇文章主要介绍流水线模型的流水线概念,后面文章介绍流水线模型的 FAN-IN 和 FAN-OUT,最后介绍下如何合理的关闭流水线的协程。
Golang 的并发核心思路
Golang 并发核心思路是关注数据流动。数据流动的过程交给 channel,数据处理的每个环节都交给 goroutine,把这些流程画起来,有始有终形成一条线,那就能构成流水线模型。
但我们先从简单的入手。
从一个简单的流水线入手
流水线并不是什么新奇的概念,它能极大的提高生产效率,在当代社会流水线非常普遍,我们用的几乎任何产品(手机、电脑、汽车、水杯),都是从流水线上生产出来的。以汽车为例,整个汽车流水线要经过几百个组装点,而在某个组装点只组装固定的零部件,然后传递给下一个组装点,最终一台完整的汽车从流水线上生产出来。
Golang 的并发模型灵感其实都来自我们生活,对软件而言,高的生产效率就是高的性能。
在 Golang 中,流水线由多个阶段组成,每个阶段之间通过 channel 连接,每个节点可以由多个同时运行的 goroutine 组成。
从最简单的流水线入手。下图的流水线由 3 个阶段组成,分别是 A、B、C,A 和 B 之间是通道 aCh,B 和 C 之间是通道 bCh,A 生成数据传递给 B,B 生成数据传递给 C。
流水线中,第一个阶段的协程是生产者,它们只生产数据。最后一个阶段的协程是消费者,它们只消费数据。下图中 A 是生成者,C 是消费者,而 B 只是中间过程的处理者。
举个例子,设计一个程序:计算一个整数切片中元素的平方值并把它打印出来。非并发的方式是使用 for 遍历整个切片,然后计算平方,打印结果。
我们使用流水线模型实现这个简单的功能,从流水线的角度,可以分为 3 个阶段:
遍历切片,这是生产者。
计算平方值。
打印结果,这是消费者。
下面这段代码:
producer() 负责生产数据,它会把数据写入通道,并把它写数据的通道返回。
square() 负责从某个通道读数字,然后计算平方,将结果写入通道,并把它的输出通道返回。
main() 负责启动 producer 和 square,并且还是消费者,读取 suqre 的结果,并打印出来。
package main
import (
“fmt”
)
func producer(nums …int) <-chan int {
out := make(chan int)
go func() {
defer close(out)
for _, n := range nums {
out <- n
}
}()
return out
}
func square(inCh <-chan int) <-chan int {
out := make(chan int)
go func() {
defer close(out)
for n := range inCh {
out <- n * n
}
}()
return out
}
func main() {
in := producer(1, 2, 3, 4)
ch := square(in)
// consumer
for ret := range ch {
fmt.Printf(“%3d”, ret)
}
fmt.Println()
}
结果:
➜ awesome git:(master) ✗ go run hi.go
1 4 9 16
这是一种原始的流水线模型,这种原始能让我们掌握流水线的思路。
流水线的特点
每个阶段把数据通过 channel 传递给下一个阶段。
每个阶段要创建 1 个 goroutine 和 1 个通道,这个 goroutine 向里面写数据,函数要返回这个通道。
有 1 个函数来组织流水线,我们例子中是 main 函数。
如果你没了解过流水线,建议自己把以上的程序写一遍,如果遇到问题解决了,那才真正掌握了流水线模型的思路。
下一篇,我将介绍流水线模型的 FAN-IN、FAN-OUT,欢迎关注。
如果这篇文章对你有帮助,请点个赞 / 喜欢,让我知道我的写作是有价值的,感谢。