通过通信共享内存

Share Memory By Communicating - 通过通信共享内存

原文:https://go.dev/blog/codelab-share

Andrew Gerrand 13 July 2010

2010年7月13日

​ 传统的线程模型(例如在编写Java、C++和Python程序时通常使用)要求程序员使用共享内存在线程之间进行通信。通常,共享数据结构由锁保护,线程将争用这些锁以访问数据。在某些情况下,通过使用线程安全的数据结构(如Python的队列)可以使这个过程更容易。

​ Go的并发原语——goroutines和channels——提供了一种优雅而独特的方式来构建并发软件。 (这些概念的历史始于C. A. R. Hoare的"通信顺序处理"。)Go鼓励使用通道(channel)来在goroutines之间传递对数据的引用,而不是显式地使用锁来协调对共享数据的访问。这种方法确保在任何时候只有一个goroutine能够访问数据。这个概念在《Effective Go》(任何Go程序员必读的文档)中总结如下:

Go的并发原语–goroutines和channel–提供了一种优雅而独特的结构化并发软件的方法。(这些概念有一个有趣的历史,始于C. A. R. Hoare的Communicating Sequential Processes)。Go鼓励使用通道在goroutine之间传递对数据的引用,而不是明确地使用锁来调解对共享数据的访问。这种方法可以确保在给定时间内只有一个goroutine可以访问数据。这个概念在Effective Go文件中得到了总结(任何Go程序员都必须阅读)。

不要通过共享内存来通信;通过通信来共享内存。

​ 考虑一个轮询URL列表的程序。在传统的线程环境中,可能会像这样构造它的数据:

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type Resource struct { url string polling bool lastPolled int64 } type Resources struct { data []*Resource lock *sync.Mutex }

然后Poller函数(许多这样的函数将在单独的线程中运行)可能是这样的:

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func Poller(res *Resources) { for { // 获取最近未被轮询的资源,并将其标记为正在轮询 res.lock.Lock() var r *Resource for _, v := range res.data { if v.polling { continue } if r == nil || v.lastPolled < r.lastPolled { r = v } } if r != nil { r.polling = true } res.lock.Unlock() if r == nil { continue } // 对 URL 进行轮询 // 更新Resource的轮询状态和最后轮询时间 res.lock.Lock() r.polling = false r.lastPolled = time.Nanoseconds() res.lock.Unlock() } }

​ 这个函数大约有一页长,并需要更多细节才能完整。它甚至不包括URL轮询逻辑(本身只有几行),也不会优雅地处理资源池耗尽的情况。

​ 现在我们来看一下使用Go风格实现相同功能的代码。在这个例子中,Poller是一个函数,它从一个输入通道接收要轮询的Resources,并在它们完成时将它们发送到一个输出通道。

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type Resource string func Poller(in, out chan *Resource) { for r := range in { // 对 URL 进行轮询 // 将处理完的资源发送到 out out <- r } }

​ 前面示例中的复杂逻辑已经不见了,我们的 Resource 数据结构也不再包含记录数据。实际上,只剩下了最重要的部分。这应该能让您领略到这些简单语言特性的威力。

​ 上面的代码片段省略了很多内容。如果您想看一个完整的、符合 Go 语言惯例的程序示例,涉及这些想法,请参见"共享内存通过通信"(Share Memory By Communicating)的代码漫步。

最后修改 October 10, 2024: 更新 (a4b8f85)