Go podle Příkladů: Stavové gorutiny

V předchozím příkladu jsme použili explicitní zamykání s mutexy pro synchronizaci přístupu ke sdílenému stavu přes několik gorutin. Jinou možností k dosažení toho stejného výsledku je použít zabudované vlastnosti pro synchronizaci goroutin a kanálů. TEnto přístup založený na kanálech odpovídá myšlenkám Go se sdílením paměti pomocí komunikace, kdy každý kousek dat je vlastněný přesně 1 goroutinou.

package main
import (
    "fmt"
    "math/rand"
    "sync/atomic"
    "time"
)

V tomto příkladu bude náš stav vlastněný jednou gorutinou. To zajistí že data nebudou nikdy během souběžného přístupu poškozena. K přečtení nebo zápisu tohoto stavu ostatní gorutiny pošlou zprávu vlastnící gorutině a obdrží odpovídající odpovědi. Tyto struktury readOp a writeOp zabalují tento požadavek a způsob jakým vlastnící gorutina odpoví.

type readOp struct {
    key  int
    resp chan int
}
type writeOp struct {
    key  int
    val  int
    resp chan bool
}
func main() {

Stejně jako předtím budeme počítat kolik operací jsme udělali.

    var readOps uint64
    var writeOps uint64

Kanály reads a writes budou ostatními gorutinami využity pro zavolání požadavku na zápis nebo čtení.

    reads := make(chan readOp)
    writes := make(chan writeOp)

Zde je gorutina která vlastní stav který je stejně jako v předchozím příkladu mapa, ale nyní je privátní jen pro stavovou gorutinu. Tato gorutina opakovaně vybírá za kanálů reads aa writes a odpovídá na požadavky když přijdou. Jako odpověď se nejprve provede požadovaná operace a poté se pošle hodnota na odpovídající kanál resp pro oznámení úspěchu (a v případě reads také požadovaná hodnota).

    go func() {
        var state = make(map[int]int)
        for {
            select {
            case read := <-reads:
                read.resp <- state[read.key]
            case write := <-writes:
                state[write.key] = write.val
                write.resp <- true
            }
        }
    }()

Toto nastaruje 100 gorutin pro vyvolání čtení od stav vlastnící gorutiny skrze kanál reads. Každé čtení vyžaduje vytvoření readOp a jejího odeslání skrz kanál reads a poté přijetí odpovědi v poskytnutém kanálu resp.

    for r := 0; r < 100; r++ {
        go func() {
            for {
                read := readOp{
                    key:  rand.Intn(5),
                    resp: make(chan int)}
                reads <- read
                <-read.resp
                atomic.AddUint64(&readOps, 1)
                time.Sleep(time.Millisecond)
            }
        }()
    }

A také nastartujeme 10 zápisů s použitím stejného přístupu.

    for w := 0; w < 10; w++ {
        go func() {
            for {
                write := writeOp{
                    key:  rand.Intn(5),
                    val:  rand.Intn(100),
                    resp: make(chan bool)}
                writes <- write
                <-write.resp
                atomic.AddUint64(&writeOps, 1)
                time.Sleep(time.Millisecond)
            }
        }()
    }

Nechá gorutiny vteřinu pracovat.

    time.Sleep(time.Second)

Na závěr načti a vypiš počty operací.

    readOpsFinal := atomic.LoadUint64(&readOps)
    fmt.Println("readOps:", readOpsFinal)
    writeOpsFinal := atomic.LoadUint64(&writeOps)
    fmt.Println("writeOps:", writeOpsFinal)
}

Spuštění našeho programu ukazuje že správa stavu založená na gorutině provedla celkem přibližně 80,000 operací.

$ go run stateful-goroutines.go
readOps: 71708
writeOps: 7177

V tomto konkrétním případě byl přístup založený na gorutinách trochu komplikovanější než přístup založený na mutexu. Přesto ale může být v některých případech užitečný, například když jsou zapojeny i další kanály, nebo když by správa více takových mutexů byla náchylná k chybám. Měl/a bys zvolit takový přístup který se zdá přirozenější, obzvlášť s respektem k pochopení správnosti tvého programu.

Další příklad: Třídění.