33. 如何手動實現一個協程池？

Hi，你們好，我是明哥。

在本身學習 Golang 的這段時間裏，我寫了詳細的學習筆記放在個人我的微信公衆號 《Go編程時光》，對於 Go 語言，我也算是個初學者，所以寫的東西應該會比較適合剛接觸的同窗，若是你也是剛學習 Go 語言，不防關注一下，一塊兒學習，一塊兒成長。

個人在線博客：http://golang.iswbm.com
個人 Github：github.com/iswbm/GolangCodingTime

---

在 Golang 中要建立一個協程是一件無比簡單的事情，你只要定義一個函數，並使用 go 關鍵字去執行它就好了。

若是你接觸過其餘語言，會發現你在使用使用線程時，爲了減小線程頻繁建立銷燬還來的開銷，一般咱們會使用線程池來複用線程。

池化技術就是利用複用來提高性能的，那在 Golang 中須要協程池嗎？

在 Golang 中，goroutine 是一個輕量級的線程，他的建立、調度都是在用戶態進行，並不須要進入內核，這意味着建立銷燬協程帶來的開銷是很是小的。

所以，我認爲大多數狀況下，開發人員是不太須要使用協程池的。

但也不排除有某些場景下是須要這樣作，由於我尚未遇到就不說了。

拋開是否必要這個問題，單純從技術的角度來看，咱們能夠怎樣實現一個通用的協程池呢？

下面就來一塊兒學習一下個人寫法

首先定義一個協程池（Pool）結構體，包含兩個屬性，都是 chan 類型的。

一個是 work，用於接收 task 任務

一個是 sem，用於設置協程池大小，便可同時執行的協程數量

type Pool struct {
    work chan func()   // 任務
    sem  chan struct{} // 數量
}

而後定義一個 New 函數，用於建立一個協程池對象，有一個細節須要注意

work 是一個無緩衝通道

而 sem 是一個緩衝通道，size 大小即爲協程池大小

func New(size int) *Pool {
    return &Pool{
        work: make(chan func()),
        sem:  make(chan struct{}, size),
    }
}

最後給協程池對象綁定兩個函數

一、NewTask：往協程池中添加任務

當第一次調用 NewTask 添加任務的時候，因爲 work 是無緩衝通道，因此會必定會走第二個 case 的分支：使用 go worker 開啓一個協程。

func (p *Pool) NewTask(task func()) { 
    select {
        case p.work <- task:
        case p.sem <- struct{}{}:
            go p.worker(task)
    }
}

二、worker：用於執行任務

爲了可以實現協程的複用，這個使用了 for 無限循環，使這個協程在執行完任務後，也不退出，而是一直在接收新的任務。

func (p *Pool) worker(task func()) { 
    defer func() { <-p.sem }()
    for {
        task()
        task = <-p.work
    }
}

這兩個函數是協程池實現的關鍵函數，裏面的邏輯很值得推敲：

一、若是設定的協程池數大於 2，此時第二次傳入往 NewTask 傳入task，select case 的時候，若是第一個協程還在運行中，就必定會走第二個case，從新建立一個協程執行task

二、若是傳入的任務數大於設定的協程池數，而且此時全部的任務都還在運行中，那此時再調用 NewTask 傳入 task ，這兩個 case 都不會命中，會一直阻塞直到有任務執行完成，worker 函數裏的 work 通道才能接收到新的任務，繼續執行。

以上即是協程池的實現過程。

使用它也很簡單，看下面的代碼你就明白了

func main()  {
    pool := New(128)
    pool.NewTask(func(){
        fmt.Println("run task")
    })
}

爲了讓你看到效果，我設置協程池數爲 2，開啓四個任務，都是 sleep 2 秒後，打印當前時間。

func main()  {
    pool := New(2)

    for i := 1; i <5; i++{
        pool.NewTask(func(){
            time.Sleep(2 * time.Second)
            fmt.Println(time.Now())
        })
    }
    
    // 保證全部的協程都執行完畢
    time.Sleep(5 * time.Second)
}

執行結果以下，能夠看到總共 4 個任務，因爲協程池大小爲 2，因此 4 個任務分兩批執行（從打印的時間能夠看出）

2020-05-24 23:18:02.014487 +0800 CST m=+2.005207182
2020-05-24 23:18:02.014524 +0800 CST m=+2.005243650
2020-05-24 23:18:04.019755 +0800 CST m=+4.010435443
2020-05-24 23:18:04.019819 +0800 CST m=+4.010499440

---