用Go语言实现一个简单生产者消费者模型,你是如何实现的

goCenter · · 901 次点击 · · 开始浏览    
这是一个创建于 的文章,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

**文章来自 -- 微信公众号:[Go 语言圈](https://mp.weixin.qq.com/s/4Nw07wG_wkN8osKeEJNsKw "Go 语言圈")** &emsp; #### 一、生产者消费者模型 生产者消费者模型:某个模块(函数等〉负责产生数据,这些数据由另一个模块来负责处理(此处的模块是广义的,可以是类、函数、协程、线程、进程等)。产生数据的模块,就形象地称为生产者;而处理数据的模块,就称为消费者。 单单抽象出生产者和消费者,还够不上是生产者消费者模型。该模式还需要有一个缓冲区处于生产者和消费者之间,作为一个中介。生产者把数据放入缓冲区,而消费者从缓冲区取出数据。 大概的结构如下图。 ![Go](https://cdn.learnku.com/uploads/images/202201/24/92746/TEWXlnY3ZT.png!large) 假设你要寄一件快递,大致过程如下。. 1.把快递封好——相当于生产者制造数据。 2.把快递交给快递中心——相当于生产者把数据放入缓冲区。 3.邮递员把快递从快递中心取出——相当于消费者把数据取出缓冲区。 &emsp; 这么看,有了缓冲区就有了以下好处: **解耦**:降低消费者和生产者之间的耦合度。有了快递中心,就不必直接把快递交给邮寄员,邮寄快递的人不对邮寄员产生任何依赖,如果某一个天邮寄员换人了,对于邮寄快递的人也没有影响。 假设生产者和消费者分别是两个类。如果让生产者直接调用消费者的某个方法,那么生产者对于消费者就会产生依赖(也就是耦合)。将来如果消费者的代码发生变化,可能会真接影响到生产者。而如果两者都依赖于某个缓冲区,两者之间不直接依赖,耦合度也就相应降低了。 **并发**:生产者消费者数量不对等,依然能够保持正常通信。由于函数调用是同步的(或者叫阻塞的),在消费者的方法没有返回之前,生产者只好一直等在那边。万一消费者处理数据很慢,生产者只能等着浪费时间。使用了生产者消费者模式之后,生产者和消费者可以是两个独立的并发主体。 生产者把制造出来的数据往缓冲区一丢,就可以再去生产下一个数据。基本上不用依赖消费者的处理速度。邮寄快递的人直接把快递扔个快递中心之后就不用管了。 **缓存**:生产者消费者速度不匹配,暂存数据。如果邮寄快递的人一次要邮寄多个快递,那么邮寄员无法邮寄,就可以把其他的快递暂存在快递中心。也就是生产者短时间内生产数据过快,消费者来不及消费,未处理的数据可以暂时存在缓冲区中。 &emsp; #### 二、Go语言实现 单向`channel`最典型的应用是“生产者消费者模型”。`channel`又分为有缓冲和无缓冲`channel`。`channel`中参数传递的时候,是作为引用传递。 **1、无缓冲channel** 示例代码一 实现如下 ```go package main import "fmt" func producer(out chan <- int) { for i:=0; i<10; i++{ data := i*i fmt.Println("生产者生产数据:", data) out <- data // 缓冲区写入数据 } close(out) //写完关闭管道 } func consumer(in <- chan int){ // 同样读取管道 //for{ // val, ok := <- in // if ok { // fmt.Println("消费者拿到数据:", data) // }else{ // fmt.Println("无数据") // break // } //} // 无需同步机制,先做后做 // 没有数据就阻塞等 for data := range in { fmt.Println("消费者得到数据:", data) } } func main(){ // 传参的时候显式类型像隐式类型转换,双向管道向单向管道转换 ch := make(chan int) //无缓冲channel go producer(ch) // 子go程作为生产者 consumer(ch) // 主go程作为消费者 } ``` 这里使用无缓冲`channel`,生产者生产一次数据放入`channel`,然后消费者从`channel`读取数据,如果没有只能等待,也就是阻塞,直到管道被关闭。所以宏观是生产者消费者同步执行。 另外:这里是只而外开辟一个go程执行生产者,主go程执行消费者,如果也是用一个新的go程执行消费者,就需要阻塞main函数中的go程,否则不等待消费者和生产者执行完毕,主go程退出,程序直接结束,如示例代码三。 生产者每一次生产,消费者也只能拿到一次数据,缓冲区作用不大。 结果如下: ![Go](https://cdn.learnku.com/uploads/images/202201/24/92746/7ELjLFn7gN.png!large) **2、有缓冲channel** 示例代码二如下 ```go package main import "fmt" func producer(out chan <- int) { for i:=0; i<10; i++{ data := i*i fmt.Println("生产者生产数据:", data) out <- data // 缓冲区写入数据 } close(out) //写完关闭管道 } func consumer(in <- chan int){ // 无需同步机制,先做后做 // 没有数据就阻塞等 for data := range in { fmt.Println("消费者得到数据:", data) } } func main(){ // 传参的时候显式类型像隐式类型转换,双向管道向单向管道转换 ch := make(chan int, 5) // 添加缓冲区,5 go producer(ch) // 子go程作为生产者 consumer(ch) // 主go程作为消费者 } ``` 有缓冲`channel`,只修改`ch := make(chan int, 5)` // 添加缓冲一句,只要缓冲区不满,生产者可以持续向缓冲区`channel`放入数据,只要缓冲区不为空,消费者可以持续从`channel`读取数据。就有了异步,并发的特性。 结果如下: ![Go](https://cdn.learnku.com/uploads/images/202201/24/92746/qsOgeQhapZ.png!large) 这里之所以终端生产者连续打印了大于缓冲区容量的数据,是因为终端打印属于系统调用也是有延迟的,IO操作的时候,生产者同时向管道写入,请求打印,管道的写入读取与终端输出打印速度不匹配。 &emsp; #### 三、实际应用 实际应用中,同时访问同一个公共区域,同时进行不同的操作。都可以划分为生产者消费者模型,比如订单系统。 很多用户的订单下达之后,放入缓冲区或者队列中,然后系统从缓冲区中去读来真正处理。系统不必开辟多个线程来对应处理多个订单,减少系统并发的负担。通过生产者消费者模式,将订单系统与仓库管理系统隔离开,且用户可以随时下单(生产数据)。 如果订单系统直接调用仓库系统,那么用户单击下订单按钮后,要等到仓库系统的结果返回。这样速度会很慢。 也就是:用户变成了生产者,处理订单管理系统变成了消费者。 代码示例三如下 ```go package main import ( "fmt" "time" ) // 模拟订单对象 type OrderInfo struct { id int } // 生产订单--生产者 func producerOrder(out chan <- OrderInfo) { // 业务生成订单 for i:=0; i<10; i++{ order := OrderInfo{id: i+1} fmt.Println("生成订单,订单ID为:", order.id) out <- order // 写入channel } // 如果不关闭,消费者就会一直阻塞,等待读 close(out) // 订单生成完毕,关闭channel } // 处理订单--消费者 func consumerOrder(in <- chan OrderInfo) { // 从channel读取订单,并处理 for order := range in{ fmt.Println("读取订单,订单ID为:", order.id) } } func main() { ch := make(chan OrderInfo, 5) go producerOrder(ch) go consumerOrder(ch) time.Sleep(time.Second * 2) } ``` 这里如上面逻辑类似,不同的是用一个,`OrderInfo`结构体模拟订单作为业务处理对象。主线程使用`time.Sleep(time.Second * 2)`阻塞,否则,程序立即停止。 结果如下: ![Go](https://cdn.learnku.com/uploads/images/202201/24/92746/R77sBxm7PI.png!large) &emsp; 到此这篇关于Go语言实现一个简单生产者消费者模型的文章就介绍到这了

有疑问加站长微信联系(非本文作者))

入群交流(和以上内容无关):加入Go大咖交流群,或添加微信:liuxiaoyan-s 备注:入群;或加QQ群:692541889

901 次点击  
加入收藏 微博
暂无回复
添加一条新回复 (您需要 登录 后才能回复 没有账号 ?)
  • 请尽量让自己的回复能够对别人有帮助
  • 支持 Markdown 格式, **粗体**、~~删除线~~、`单行代码`
  • 支持 @ 本站用户;支持表情(输入 : 提示),见 Emoji cheat sheet
  • 图片支持拖拽、截图粘贴等方式上传