你知道幾種Go併發控制方式？

引言

Golang中通過go關鍵字就可開啓一個goroutine，因此，在Go中可以輕鬆寫出併發代碼。但是，如何對這些併發執行的groutines有效地控制？

提到併發控制，很多人可能最先想到的是鎖。Golang中同樣提供了鎖的相關機制，包括互斥鎖sync.Mutex，和讀寫鎖sync.RWMutex。除了鎖，還有原子操作sync/atomic等。但是，這些機制關注的重點是goroutines的併發數據安全性。而本文想討論的是goroutine的併發行爲控制。

在goroutine併發行爲控制中，有三種常見的方式，分別是WaitGroup、channel和Context。

WaitGroup

WaitGroup位於sync包下，它的使用方法如下。

func main() {
  var wg sync.WaitGroup

  wg.Add(2) //添加需要完成的工作量2

  go func() {
    wg.Done() //完成工作量1
    fmt.Println("goroutine 1 完成工作！")
  }()

  go func() {
    wg.Done() //完成工作量1
    fmt.Println("goroutine 2 完成工作！")
  }()

  wg.Wait() //等待工作量2均完成
  fmt.Println("所有的goroutine均已完成工作！")
}

輸出:
//goroutine 2 完成工作！
//goroutine 1 完成工作！
//所有的goroutine均已完成工作！

WaitGroup這種併發控制方式尤其適用於：某任務需要多 goroutine 協同工作，每個 goroutine 只能做該任務的一部分，只有全部的 goroutine 都完成，任務纔算是完成。因此，WaitGroup同名字的含義一樣，是一種等待的方式。

但是，在實際的業務中，有這麼一種場景：當滿足某個要求時，需主動的通知某一個 goroutine 結束。比如我們開啓一個後臺監控goroutine，當不再需要監控時，就應該通知這個監控 goroutine 結束，不然它會一直空轉，造成泄漏。

Channel

對於上述場景，WaitGroup無能爲力。那能想到的最簡單的方法：定義一個全局變量，在其它地方通過修改這個變量進行通知，後臺 goroutine 會不停的檢查這個變量，如果發現變量發生了變化，即自行關閉，但是這個方法未免有些笨拙。這種情況，channel+select可派上用場。

func main() {
  exit := make(chan bool)

  go func() {
    for {
      select {
      case <-exit:
        fmt.Println("退出監控")
        return
      default:
        fmt.Println("監控中")
        time.Sleep(2 * time.Second)
      }
    }
  }()

  time.Sleep(5 * time.Second)
  fmt.Println("通知監控退出")
  exit <- true

  //防止main goroutine過早退出
  time.Sleep(5 * time.Second)
}

輸出：
//監控中
//監控中
//監控中
//通知監控退出
//退出監控

這種 channel+select 的組合，是比較優雅的通知goroutine 結束的方式。

但是，該方案同樣存在侷限性。試想，如果有多個 goroutine 都需要控制結束怎麼辦？如果這些 goroutine 又衍生了其它更多的goroutine 呢？當然我們可以定義很多 channel 來解決這個問題，但是 goroutine 的關係鏈導致這種場景的複雜性。

Context

以上場景常見於CS架構模型下。在Go中，常常爲每個client開啓單獨的goroutine（A）來處理它的一系列request，並且往往單個A中也會請求其他服務（啓動另一個goroutine B），B也可能會請求另外的goroutine C，C再將request發送給例如Databse的server。設想，當client斷開連接，那麼與之相關聯的A、B、C均需要立即退出，系統纔可回收A、B、C所佔用的資源。退出A簡單，但是，如何通知B、C也退出呢？

這個時候，Context就出場了。

func A(ctx context.Context, name string)  {
  go B(ctx ,name) //A調用了B
  for {
    select {
    case <-ctx.Done():
      fmt.Println(name, "A退出")
      return
    default:
      fmt.Println(name, "A do something")
      time.Sleep(2 * time.Second)
    }
  }
}

func B(ctx context.Context, name string)  {
  for {
    select {
    case <-ctx.Done():
      fmt.Println(name, "B退出")
      return
    default:
      fmt.Println(name, "B do something")
      time.Sleep(2 * time.Second)
    }
  }
}

func main() {
  ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())

  go A(ctx, "【請求1】") //模擬client來了1個連接請求

  time.Sleep(3 * time.Second)
  fmt.Println("client斷開連接，通知對應處理client請求的A,B退出")
  cancel() //假設滿足某條件client斷開了連接，那麼就傳播取消信號，ctx.Done()中得到取消信號

  time.Sleep(3 * time.Second)
}

輸出：
//【請求1】 A do something
//【請求1】 B do something
//【請求1】 A do something
//【請求1】 B do something
//client斷開連接，通知對應處理client請求的A,B退出
//【請求1】 B退出
//【請求1】 A退出

示例中模擬了客戶端來了連接請求，相應開啓Goroutine A進行處理，A同時開啓了B處理，A和B都使用了 Context 進行跟蹤，當我們使用 cancel 函數通知取消時，這 2個 goroutine 都會被結束。

這就是 Context 的控制能力，它就像一個控制器一樣，按下開關後，所有基於這個 Context 或者衍生的子 Context 都會收到通知，這時就可以進行清理操作了，最終釋放 goroutine，這就優雅的解決了 goroutine 啓動後不可控的問題。

關於Context的詳細用法，不在本文討論範圍之內。後續會出專門對Context包的講解文章，敬請關注。

總結

本文列舉了三種Golang中併發行爲控制模式。模式之間沒有好壞之分，只在於不同的場景用恰當的方案。實際項目中，往往多種方式混合使用。

• WaitGroup：多個goroutine的任務處理存在依賴或拼接關係。
• channel+select：可以主動取消goroutine；多groutine中數據傳遞；channel可以代替WaitGroup的工作，但會增加代碼邏輯複雜性；多channel可以滿足Context的功能，同樣，也會讓代碼邏輯變得複雜。
• Context：多層級groutine之間的信號傳播（包括元數據傳播，取消信號傳播、超時控制等）。

文獻

https://mp.weixin.qq.com/s/tloEYzrnKNrrAo1YKdeyrw