1.6.6 素数筛
在“Hello world 的革命”一节中,我们为了演示Newsqueak的并发特性,文中给出了并发版本素数筛的实现。并发版本的素数筛是一个经典的并发例子,通过它我们可以更深刻地理解Go语言的并发特性。“素数筛”的原理如图:
图 1-13 素数筛
我们需要先生成最初的2, 3, 4, ...自然数序列(不包含开头的0、1):
// 返回生成自然数序列的管道: 2, 3, 4, ...
func GenerateNatural() chan int {
ch := make(chan int)
go func() {
for i := 2; ; i++ {
ch <- i
}
}()
return ch
}GenerateNatural函数内部启动一个Goroutine生产序列,返回对应的管道。
然后是为每个素数构造一个筛子:将输入序列中是素数倍数的数提出,并返回新的序列,是一个新的管道。
// 管道过滤器: 删除能被素数整除的数
func PrimeFilter(in <-chan int, prime int) chan int {
out := make(chan int)
go func() {
for {
if i := <-in; i%prime != 0 {
out <- i
}
}
}()
return out
}PrimeFilter函数也是内部启动一个Goroutine生产序列,返回过滤后序列对应的管道。
现在我们可以在main函数中驱动这个并发的素数筛了:
func main() {
ch := GenerateNatural() // 自然数序列: 2, 3, 4, ...
for i := 0; i < 100; i++ {
prime := <-ch // 新出现的素数
fmt.Printf("%v: %v\n", i+1, prime)
ch = PrimeFilter(ch, prime) // 基于新素数构造的过滤器
}
}我们先是调用GenerateNatural()生成最原始的从2开始的自然数序列。然后开始一个100次迭代的循环,希望生成100个素数。在每次循环迭代开始的时候,管道中的第一个数必定是素数,我们先读取并打印这个素数。然后基于管道中剩余的数列,并以当前取出的素数为筛子过滤后面的素数。不同的素数筛子对应的管道是串联在一起的。
素数筛展示了一种优雅的并发程序结构。但是因为每个并发体处理的任务粒度太细微,程序整体的性能并不理想。对于细粒度的并发程序,CSP模型中固有的消息传递的代价太高了(多线程并发模型同样要面临线程启动的代价)。
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