Golang作为一个实用主义的编程语言,非常注重性能,在语言特性上天然支持并发,它有多种并发模型,通过流水线模型系列文章,你会更好的使用Golang并发特性,提高你的程序性能。
这篇文章主要介绍流水线模型的流水线概念,后面文章介绍流水线模型的FAN-IN和FAN-OUT,最后介绍下如何合理的关闭流水线的协程。
Golang并发核心思路是关注数据流动。数据流动的过程交给channel,数据处理的每个环节都交给goroutine,把这些流程画起来,有始有终形成一条线,那就能构成流水线模型。
但我们先从简单的入手。
流水线并不是什么新奇的概念,它能极大的提高生产效率,在当代社会流水线非常普遍,我们用的几乎任何产品(手机、电脑、汽车、水杯),都是从流水线上生产出来的。以汽车为例,整个汽车流水线要经过几百个组装点,而在某个组装点只组装固定的零部件,然后传递给下一个组装点,最终一台完整的汽车从流水线上生产出来。
car_pipeline.jpeg
Golang的并发模型灵感其实都来自我们生活,对软件而言,高的生产效率就是高的性能。
在Golang中,流水线由多个阶段组成,每个阶段之间通过channel连接,每个节点可以由多个同时运行的goroutine组成。
从最简单的流水线入手。下图的流水线由3个阶段组成,分别是A、B、C,A和B之间是通道aCh
,B和C之间是通道bCh
,A生成数据传递给B,B生成数据传递给C。
流水线中,第一个阶段的协程是生产者,它们只生产数据。最后一个阶段的协程是消费者,它们只消费数据。下图中A是生成者,C是消费者,而B只是中间过程的处理者。
简单流水线.png
举个例子,设计一个程序:计算一个整数切片中元素的平方值并把它打印出来。非并发的方式是使用for遍历整个切片,然后计算平方,打印结果。
我们使用流水线模型实现这个简单的功能,从流水线的角度,可以分为3个阶段:
下面这段代码:
producer()
负责生产数据,它会把数据写入通道,并把它写数据的通道返回。square()
负责从某个通道读数字,然后计算平方,将结果写入通道,并把它的输出通道返回。main()
负责启动producer和square,并且还是消费者,读取suqre的结果,并打印出来。 1package main
2
3import (
4 "fmt"
5)
6
7func producer(nums ...int) <-chan int {
8 out := make(chan int)
9 go func() {
10 defer close(out)
11 for _, n := range nums {
12 out <- n
13 }
14 }()
15 return out
16}
17
18func square(inCh <-chan int) <-chan int {
19 out := make(chan int)
20 go func() {
21 defer close(out)
22 for n := range inCh {
23 out <- n * n
24 }
25 }()
26
27 return out
28}
29
30func main() {
31 in := producer(1, 2, 3, 4)
32 ch := square(in)
33
34 // consumer
35 for ret := range ch {
36 fmt.Printf("%3d", ret)
37 }
38 fmt.Println()
39}
结果:
1➜ awesome git:(master) ✗ go run hi.go
2 1 4 9 16
这是一种原始的流水线模型,这种原始能让我们掌握流水线的思路。
如果你没了解过流水线,建议自己把以上的程序写一遍,如果遇到问题解决了,那才真正掌握了流水线模型的思路。
下集预告,介绍流水线模型的FAN-IN、FAN-OUT,欢迎关注。