深入理解Go工作池

目录

• 前言
• 一、概念
• 二、实例
• 1.简单示例
• 2.读入数据

我们使用Go语言开发项目，常常会使用到goroutine；goroutine太多会造成系统占用过高或其他系统异常，我们可以将goroutine控制指定数量，且减少goroutine的创建，这就运用到Go工作池，下面就介绍和使用一下。

我们可以将工作池理解为线程池。线程池的创建和销毁非常消耗资源，所以专门写一个pool，每次用过的线程池再放回pool中而不是销毁。不过在Go语言中不会使用系统的线程，而是使用goroutine。gorotine的创建和销毁比系统线程的消耗要小的多，而且goroutine没有标号。所以goroutine的pool就不再时线程池，而是work pool（工作池）。

虽然goroutine的系统消耗较小，但也不能随意在编码时使用go func()，如果程序频繁启动goroutine，会造成极其不可控性能问题。对于可以提前预知的大量异步处理的任务就要考虑使用工作池。

工作池的作用控制goroutine的规模，或者说是goroutine的数量。在Go语言中，控制goroutine的数量最好方式就是使用缓存通道。

下面是Go语言解决工作池的经典用法。

func worker(id int, jobs <-chan int, results chan<- int) {
	for job := range jobs {
		fmt.Printf("worker(%d) start to do job(%d)n", id, job)
		time.Sleep(time.Second)
		fmt.Printf("worker(%d) finished job(%d)n", id, job)
		results <- job
	}
}

func main() {
    // 为了使用我们的工作池，我们需要发送工作和接受工作的结果，
    // 这里我们定义两个通道，一个jobs，一个results
	jobs := make(chan int, 100)
	results := make(chan int, 100)
	// 开启3个goroutine
	for id := 1; id <= 3; id++ {
		go worker(id, jobs, results)
	}
	// 创建5个任务
	for job := 1; job <= 5; job++ {
		jobs <- job
	}
	close(jobs)
	// 输出结果
	for i := 1; i <= 5; i++ {
		<-results
	}
}

上述代码工作池思想主要体现在jobs的通道上，因为定义了一个缓存长度为100的通道，所以在通道到100以后，新任务就会阻塞，只有等worker从通道取走一个工作以后才能继续分配新工作。

本案例较为简单，如果worker的数量较大，业务执行时间较长的话，我们需要在程序设计上将jobs和worker的模式进行优化，每个worker处理一项工作，工作池可以自定义最大数量的worker；这样可以保证goroutine的最大数量，可程序更加可控，避免代码消耗压垮系统。

下面时改良之后代码

1package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
	"time"
)

// Job 任务内容
type Job struct {
	ID   int
	Name string
}

// Worker 工作
type Worker struct {
	id         int           // id
	WorkerPool chan chan Job // 工作者池（通道的通道），每个元素都是一个job通道， 公共的job
	JobChannel chan Job      // 工作通道，每个元素是一个job，worker私有的job
	exit       chan bool     // 结束信号
}

var (
	MaxWorker = 5                 // 最大worker数量
	JobQueue  = make(chan Job, 5) // 工作通道，模拟需处理的工作
)

// Scheduler 排程中心
type Scheduler struct {
	WorkerPool   chan chan Job // 工作池
	WorkerMaxNum int           // 最大工作者数
	Workers      []*Worker     // worker队列
}

// NewScheduler 创建排程中心
func NewScheduler(workerMaxNum int) *Scheduler {
	workerPool := make(chan chan Job, workerMaxNum) // 工作池
	return &Scheduler{WorkerPool: workerPool, WorkerMaxNum: workerMaxNum}
}

// Start 工作池开始
func (s *Scheduler) Start() {
	Workers := make([]*Worker, s.WorkerMaxNum)
	for i := 0; i < s.WorkerMaxNum; i++ {
		worker := NewWorker(s.WorkerPool, i)
		worker.Start()
		Workers[i] = &worker
	}
	s.Workers = Workers
	go s.schedule()
}

// Stop 工作池的关闭
func (s *Scheduler) Stop() {
	Workers := s.Workers
	for _, w := range Workers {
		w.Stop()
	}
	time.Sleep(time.Second)
	close(s.WorkerPool)
}

func NewWorker(WorkerPool chan chan Job, id int) Worker {
	fmt.Printf("new a worker(%d)n", id)
	return Worker{
		id:         id,
		WorkerPool: WorkerPool,
		JobChannel: make(chan Job),
		exit:       make(chan bool),
	}
}

// Start 监听任务和结束信号
func (w Worker) Start() {
	go func() {
		for {
			select {
			case job := <-w.JobChannel: // 收到任务
				fmt.Println("get a job from private w.JobChannel")
				fmt.Println(job)
			case <-w.exit: // 收到结束信号
				fmt.Println("worker exit", w)
				return
			}
		}
	}()
}

func (w Worker) Stop() {
	go func() {
		w.exit <- true
	}()
}

// 排程
func (s *Scheduler) schedule() {
	for {
		select {
		case job := <-JobQueue:
			fmt.Println("get a job from JobQueue")
			go func(job Job) {
				//从WorkerPool获取jobChannel，忙时阻塞
				jobChannel := <-s.WorkerPool
				fmt.Println("get a private jobChannel from public s.WorkerPool", reflect.TypeOf(jobChannel))
				jobChannel <- job
				fmt.Println("worker's private jobChannel add one job")
			}(job)
		}
	}
}

func main() {
	scheduler := NewScheduler(MaxWorker)
	scheduler.Start()
	jobQueue()
	scheduler.Stop()
}

// 模拟Job任务
func jobQueue() {
	for i := 1; i <= 30; i++ {
		JobQueue <- Job{ID: i, Name: fmt.Sprintf("Job【%d】", i)}
		fmt.Printf("jobQueue add %d jobn", i)
	}
}

定义了两个结构体：Task任务和Job工作，Task并没有实质性的内容，这里仅仅定义了一个整型变量；

定义两个全局变量：MaxWorker是最大的worker数量；JobQueue是Job的通道。这两个变量都用于后面的模拟，在真实场景中可以不设置这两个变量。

定义了一个Worker结构体，与上一个简单工作池的示例不同，本例的Worker不再是简单的一个goroutine，而是一个结构体。结构体内定义了如下四个变量。▪id：worker编号。▪exit：这是一个bool类型的通道，当有数据写入时worker结束运行。▪JobChannel：Job类型的通道，该通道是专属于当前worker的私有工作队列。▪WorkerPool：注意看，定义的时候使用了两个Channel，每一个元素是一个Job通道，其实每一个元素是一个JobChannel。

NewWorker方法用于创建一个新的worker，要注意该方法的参数workerPool用于创建worker时传入，这就说明每个worker与其他worker的WorkerPool是共享的，或者说多个worker使用一个WorkerPool。这一点很重要，这是本示例代码在上一个简单示例代码基础上的优化。而JobChannel和exit变量则是随着Worker的新建而新建的。

Worker的Start方法，该方法用于监听任务或者结束信号。Start方法一开始就用goroutine运行一个匿名函数，而函数内部是一个无限循环。在循环内部，首先是把当前的JobChannel注册到WorkerPool里，一旦注册进去也就说明该worker可以接收任务了。然后通过select判断JobChannel是否可以读取，也就是其中是否有Job，或者exit通道是否可以读取。如果JobChannel可读取，证明有Job，后续开始处理Job；而如果exit可读，则结束当前的无限循环。所以，后面的代码中要特别注意对WorkerPool的操作，Worker是从WorkerPool领取工作的。Worker的Stop方法，用于为exit通道写入数据，在Start方法内Worker会读取到写入的数据，进而结束无限循环。

NewScheduler函数用于创建一个Scheduler，可以看到函数内部的WorkerPool是通过make函数新建的，NewWorker函数一样靠参数传入。注意WorkerPool是有缓存通道的，缓存长度是MaxWorkers。

Scheduler的Create方法，该方法根据MaxWorkers最大数创建Worker，并且把引用存入Workers切片。创建好Worker后，马上调用Worker的Start方法，最后通过goroutine运行Schedule方法。Scheduler的Shutdown方法，用于关闭工作池，调用所有worker的Stop方法并且关闭WorkerPool工作池。

Scheduler的Schedule方法，该方法内也是一个无限循环，循环内部就是不停地读取JobQueue，然后运行一个goroutine。在新运行的goroutine内从s.WorkerPool读取一个JobChannel，注意，Worker注册到WorkerPool以后此处才可以读取到，如果WorkerPool的缓存通道内没有JobChannel，则会阻塞，直到读取到JobChannel，才把Job写入。  

到此这篇关于深入理解Go工作池的文章就介绍到这了,更多相关Go工作池内容请搜索风君子博客以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持风君子博客！

您可能感兴趣的文章:

• Go语言中工作池的原理与实现
• Golang工作池的使用实例讲解
• Go实现线程池(工作池)的两种方式实例详解