golang多線程之精巧

遇到一個數據查找問題,不算很難,但是使用golang的context包和goroutine相關內容來實現令人無比舒適,下面看題目:

假設有一個超長的切片(其他語言的同學理解為數組即可),切片的元素類型為int,切片中的元素為亂序排列。限時5秒,使用多線程查找切片中是否存在給定值,在找到目標值或者超時后立刻結束所有的查找任務。

下面來演示解決方法,首先進行一點點背景介紹,go對多線程進行了協程封裝(goroutine),goroutine間數據通訊建議使用通道(channel,一種可以有緩沖的隊列),context包提供了多線程上下文控制的能力,select是一個可以對通道通訊進行switch的控制結構,通過這幾塊內容的組合,可以優雅精巧的實現題目的解決,下面直接看思路:

  1. 首先題目里提到了在找到目標值或者超時后立刻結束所有goroutine的執行,完成這兩個功能需要借助計時器、通道和context才行。我能想到的第一點就是要用context.WithCancel創建一個上下文對象傳遞給每個執行任務的goroutine,外部在滿足條件后(找到目標值或者已超時)通過調用上下文的取消函數來通知所有goroutine停止工作。
func main() {
    timer := time.NewTimer(time.Second * 5)
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    resultChan := make(chan bool)
  ......
    select {
    case <-timer.C:
        fmt.Fprintln(os.Stderr, "Timeout! Not Found")
        cancel()
    case <- resultChan:
        fmt.Fprintf(os.Stdout, "Found it!\n")
        cancel()
    }
}
  1. 執行任務的goroutine們如果找到目標值后需要通知外部等待任務執行的主goroutine,這個工作是典型的應用通道的場景,上面代碼也已經看到了,我們創建了一個接收查找結果的通道,接下來要做的就是把它和上下文對象一起傳遞給執行任務的goroutine。
func SearchTarget(ctx context.Context, data []int, target int, resultChan chan bool) {
    for _, v := range data {
        select {
        case <- ctx.Done():
            fmt.Fprintf(os.Stdout, "Task cancelded! \n")
            return
        default:
        }
        // 模擬一個耗時查找,這里只是比對值,真實開發中可以是其他操作
        fmt.Fprintf(os.Stdout, "v: %d \n", v)
        time.Sleep(time.Millisecond * 1500)
        if target == v {
            resultChan <- true
            return
        }
    }

}

3.在執行查找任務的goroutine里接收上下文的取消信號,為了不阻塞查找任務,我們使用了select語句加default的組合:

select {
case <- ctx.Done():
    fmt.Fprintf(os.Stdout, "Task cancelded! \n")
    return
default:
}

4.在goroutine里面如果找到了目標值,則會通過發送一個true值給resultChan,讓外面等待的主goroutine收到一個已經找到目標值的信號。

resultChan <- true

5.這樣通過上下文的Done通道和resultChan通道,goroutine們就能相互通信了。

Go 語言中最常見的、也是經常被人提及的設計模式 — 不要通過共享內存的方式進行通信,而是應該通過通信的方式共享內存

  1. 下面是完整代碼:
package main

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

func main() {
    timer := time.NewTimer(time.Second * 5)
    data := []int{1, 2, 3, 10, 999, 8, 345, 7, 98, 33, 66, 77, 88, 68, 96}
    dataLen := len(data)
    size := 3
    target := 345
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    resultChan := make(chan bool)
    for i := 0; i < dataLen; i += size {
        end := i + size
        if end >= dataLen {
            end = dataLen - 1
        }
        go SearchTarget(ctx, data[i:end], target, resultChan)
    }
    select {
    case <-timer.C:
        fmt.Fprintln(os.Stderr, "Timeout! Not Found")
        cancel()
    case <- resultChan:
        fmt.Fprintf(os.Stdout, "Found it!\n")
        cancel()
    }
}

func SearchTarget(ctx context.Context, data []int, target int, resultChan chan bool) {
    for _, v := range data {
        select {
        case <- ctx.Done():
            fmt.Fprintf(os.Stdout, "Task cancelded! \n")
            return
        default:
        }
        // 模擬一個耗時查找,這里只是比對值,真實開發中可以是其他操作
        fmt.Fprintf(os.Stdout, "v: %d \n", v)
        time.Sleep(time.Millisecond * 1500)
        if target == v {
            resultChan <- true
            return
        }
    }

}

實在是太精妙了。

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