異步編程四:協程

書接上回,我們一起體驗了reactor模式,也了解到了其解決什么場景下的問題。
我們將一同感受一下協程的魅力,基于本系列文章最開始的例子 a + ((b -c)+ d) -e -f + g, 本文將使用協程的方式來實現,并與之前的實現方式進行對比。

Kotlin協程解決方案

本節依然基于vertx,同時利用kotlin的協程,來實現 a + ((b -c)+ d) -e -f + g 。
需要讀者對vertx和kotlin有一定了解,準備工作可以閱讀 [vertx-lang-kotlin-coroutines] (https://vertx.io/docs/vertx-lang-kotlin-coroutines/kotlin/) 和 coroutines-guide。
下面直接貼代碼,可以與之前的promise和reactor模式的代碼進行對比,實現的功能是一樣的。

suspend fun calc(context: RoutingContext){
    var a = context.request().getParam("a").toInt()
    var b = context.request().getParam("b").toInt()
    var c = context.request().getParam("c").toInt()
    var d = context.request().getParam("d").toInt()
    var e = context.request().getParam("e").toInt()
    var f = context.request().getParam("f").toInt()
    var g = context.request().getParam("g").toInt()

    var result = a asyncAdd ((b asyncSub c) asyncAdd d) asyncSub e asyncSub f asyncAdd g
    context.request().response().end(result.toString())
}

suspend infix fun Int.asyncAdd(input : Int) : Int {
    return calc(this, input, CalcOperator.add)
}

suspend infix fun Int.asyncSub(input : Int) : Int {
    return calc(this, input, CalcOperator.sub)
}

suspend fun calc(a: Int, b: Int, operator: CalcOperator) : Int {
    return webClient.get(7777, "pi", "/${operator.name}?a=$a&b=$b")
        .expect(ResponsePredicate.SC_OK).sendAwait().bodyAsString().toInt()

}

可以看到代碼精簡了許多,其中最核心的計算邏輯就在這一部分:

var result = a asyncAdd ((b asyncSub c) asyncAdd d) asyncSub e asyncSub f asyncAdd g

這是一種同步的代碼書寫方式,如果我們需要添加額外的業務邏輯或異常處理邏輯,就很簡單:

var r1 = b asyncSub c
if(r1 < 0){
    r1 = -r1
}
var r2 = 0
try {
    r2 = a asyncAdd r1
} catch (e : Exception){
    //異常處理邏輯
}
...

這就是妥妥的大多數人最熟悉的編程方式 --- 命令式編程,if ... else ... try ... catch ...,相信剛畢業的學生也可以駕輕就熟。就解決異步執行編排問題上,相比于promise模式、reactor模式,代碼在書寫難度和可讀性、可維護性上都有明顯的優勢。
(完整代碼 包路徑有點亂,請無視)
如果我要提升并發度,也可以利用asyncawait關鍵字來重構,我們把計算式進行數學轉換為 a + b + d + g - (c + e + f), 然后把計算進行并發改造

var r1 = async { a asyncAdd b }
var r2 = async { d asyncAdd g }
var r3 = async { c asyncAdd e asyncAdd f }
var result = r1.await() asyncAdd r2.await() asyncSub r3.await()

這樣 a + b, d + g, c + e + f三個動作,四次網絡請求就可以并發執行,可以降低總體耗時。

golang 的協程解決方案

//a + ((b -c)+ d) -e -f + g
func sayHelloName(w http.ResponseWriter, r *http.Request){
    r.ParseForm()
    a, _ := strconv.Atoi(r.FormValue("a"))
    b, _ := strconv.Atoi(r.FormValue("b"))
    c, _ := strconv.Atoi(r.FormValue("c"))
    d, _ := strconv.Atoi(r.FormValue("d"))
    e, _ := strconv.Atoi(r.FormValue("e"))
    f, _ := strconv.Atoi(r.FormValue("f"))
    g, _ := strconv.Atoi(r.FormValue("g"))

    bSubC, err := asyncSub(b, c)
    errorHandler(err)

    aAddD, err := asyncAdd(a, d)
    errorHandler(err)

    eAddF, err := asyncAdd(e, f)
    errorHandler(err)

    bSubCAddAAddD, err := asyncAdd(bSubC, aAddD)
    errorHandler(err)

    bSubCAddAAddDSubESubF, err := asyncSub(bSubCAddAAddD, eAddF)
    errorHandler(err)

    result, err := asyncAdd(bSubCAddAAddDSubESubF, g)
    errorHandler(err)

    fmt.Fprintf(w, strconv.Itoa(result))
}

func errorHandler(err error){
    if err == nil {
        return
    }
    panic(err)
}

func Start(){
    http.HandleFunc("/", sayHelloName)
    err := http.ListenAndServe(":9090", nil)
    if err != nil{
        log.Fatal("ListenAndServe: ", err)
    }
}

func asyncAdd(a, b int) (int, error) {
    return asyncCalc(a, b, "add")
}

func asyncSub(a, b int) (int, error) {
    return asyncCalc(a, b, "sub")
}

func asyncCalc(a, b int, operator string) (int, error) {
    url := fmt.Sprintf("http://pi:7777/%s?a=%d&b=%d", operator, a, b)
    r, err := doHttpGet(url)
    if err != nil {
        return 0, err
    }
    result, _ := strconv.Atoi(*r)
    return result, nil
}

func doHttpGet(url string) (responseBody *string, err error){
    resp, err := http.Get(url)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    defer resp.Body.Close()

    content, err := ioutil.ReadAll(resp.Body)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    result := string(content)
    return &result, nil
}

可以看到基于golang的協程,一樣是同步的方式;不過“得益”于golang的獨樹一幟的異常處理機制,代碼寫起來沒有鏈式的那么好看。

總結

協程最關鍵的優點是吧代碼的執行和操作系統線程進行了解耦,代碼阻塞但線程不阻塞??梢宰岄_發人員以同步的方式寫異步的代碼。真是異步編程的大殺器。

系列文章快速導航:
異步編程一:異步編程的魅力
異步編程二:promise模式
異步編程三:reactor模式
異步編程四:協程

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