高效并发编程:使用Go WaitGroup和协程池

简介:
在现代计算机系统中,并发编程变得越来越重要。并发编程可以最大限度地利用多核处理器的性能,提高程序的执行效率。然而,并发编程也面临着挑战,例如处理并发任务的同步和管理等问题。在本文中,我们将介绍使用Go语言中的WaitGroup和协程池来实现高效并发编程的方法,并提供具体的代码示例。

一、WaitGroup的使用:
Go语言提供了一个很有用的WaitGroup类型,它可以用来等待一组协程执行完毕。下面是一个简单的示例,展示了如何使用WaitGroup来实现并发任务的同步:

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func worker(id int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()

    fmt.Printf("Worker %d starting
", id)

    // 模拟耗时的任务
    for i := 0; i < 5; i++ {
        fmt.Printf("Worker %d: %d
", id, i)
    }

    fmt.Printf("Worker %d done
", id)
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup

    // 启动5个协程
    for i := 0; i < 5; i++ {
        wg.Add(1)
        go worker(i, &wg)
    }

    // 等待所有协程执行完毕
    wg.Wait()
}

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在上述代码中,我们定义了一个worker函数,用于模拟耗时的任务。我们通过传入一个指向WaitGroup的指针来通知WaitGroup任务已经完成。在main函数中,我们启动了5个协程,并通过调用wg.Add(1)方法来通知WaitGroup等待的任务数量加一。最后,我们调用wg.Wait()方法来阻塞主协程,直到所有的任务都完成。

二、协程池的使用:
Go语言还提供了协程池的实现,用于限制并发的数量,防止同时运行太多的协程。协程池可以帮助我们平衡系统的资源,并避免资源浪费。下面是一个示例,展示了如何使用协程池来执行任务:

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

type Pool struct {
    workers chan struct{}
    wg      sync.WaitGroup
}

func NewPool(size int) *Pool {
    return &Pool{
        workers: make(chan struct{}, size),
    }
}

func (p *Pool) AddTask(task func()) {
    p.workers <- struct{}{}
    p.wg.Add(1)

    go func() {
        task()
        <-p.workers
        p.wg.Done()
    }()
}

func (p *Pool) Wait() {
    p.wg.Wait()
}

func main() {
    pool := NewPool(3)

    // 添加10个任务到协程池
    for i := 0; i < 10; i++ {
        taskID := i
        pool.AddTask(func() {
            fmt.Printf("Task %d is running
", taskID)
        })
    }

    // 等待所有任务完成
    pool.Wait()
}

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在上述代码中,我们定义了一个Pool结构体,其中包含一个用于限制协程数量的workers通道和一个WaitGroup用于等待所有任务完成。我们通过调用p.workers <- struct{}{}往通道中写入一个空结构体,表示有一个协程正在执行任务;通过<-p.workers从通道中取出一个空结构体,表示一个协程执行完了任务。在AddTask方法中,我们将任务添加到协程池中,并在任务执行完成后从通道中取出一个空结构体。最后,调用pool.Wait()方法来等待所有的任务完成。

结论:
通过使用WaitGroup和协程池,我们可以轻松实现高效的并发编程。WaitGroup帮助我们同步并发任务的执行,而协程池则限制了并发的数量,提高了系统资源的利用率。在实际应用中,我们可以根据需求调整协程池的大小,以充分利用计算机的性能。

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