详解Golang 中的并发限制与超时控制

前言

上回在用 Go 写一个轻量级的 ssh 批量操作工具里提及过，我们做 Golang 并发的时候要对并发进行限制，对 goroutine 的执行要有超时控制。那会没有细说，这里展开讨论一下。

以下示例代码全部可以直接在 The Go Playground 上运行测试：

并发

我们先来跑一个简单的并发看看

package main

import (
  "fmt"
  "time"
)

func run(task_id, sleeptime int, ch chan string) {

  time.Sleep(time.Duration(sleeptime) * time.Second)
  ch <- fmt.Sprintf("task id %d , sleep %d second", task_id, sleeptime)
  return
}

func main() {
  input := []int{3, 2, 1}
  ch := make(chan string)
  startTime := time.Now()
  fmt.Println("Multirun start")
  for i, sleeptime := range input {
    go run(i, sleeptime, ch)
  }

  for range input {
    fmt.Println(<-ch)
  }

  endTime := time.Now()
  fmt.Printf("Multissh finished. Process time %s. Number of tasks is %d", endTime.Sub(startTime), len(input))
}

函数 run() 接受输入的参数，sleep 若干秒。然后通过 go 关键字并发执行，通过 channel 返回结果。

channel 顾名思义，他就是 goroutine 之间通信的“管道"。管道中的数据流通，实际上是 goroutine 之间的一种内存共享。我们通过他可以在 goroutine 之间交互数据。

ch <- xxx // 向 channel 写入数据
<- ch // 从 channel 中读取数据

channel 分为无缓冲(unbuffered)和缓冲(buffered)两种。例如刚才我们通过如下方式创建了一个无缓冲的 channel。

ch := make(chan string)

channel 的缓冲，我们一会再说，先看看刚才看看执行的结果。

Multirun start
task id 2 , sleep 1 second
task id 1 , sleep 2 second
task id 0 , sleep 3 second
Multissh finished. Process time 3s. Number of tasks is 3
Program exited.

三个 goroutine `分别 sleep 了 3，2，1秒。但总耗时只有 3 秒。所以并发生效了，go 的并发就是这么简单。

按序返回

刚才的示例中，我执行任务的顺序是 0，1，2。但是从 channel 中返回的顺序却是 2，1，0。这很好理解，因为 task 2 执行的最快嘛，所以先返回了进入了 channel，task 1 次之，task 0 最慢。

如果我们希望按照任务执行的顺序依次返回数据呢？可以通过一个 channel 数组（好吧，应该叫切片）来做，比如这样

package main

import (
  "fmt"
  "time"
)

func run(task_id, sleeptime int, ch chan string) {

  time.Sleep(time.Duration(sleeptime) * time.Second)
  ch <- fmt.Sprintf("task id %d , sleep %d second", task_id, sleeptime)
  return
}

func main() {
  input := []int{3, 2, 1}
  chs := make([]chan string, len(input))
  startTime := time.Now()
  fmt.Println("Multirun start")
  for i, sleeptime := range input {
    chs[i] = make(chan string)
    go run(i, sleeptime, chs[i])
  }

  for _, ch := range chs {
    fmt.Println(<-ch)
  }

  endTime := time.Now()
  fmt.Printf("Multissh finished. Process time %s. Number of tasks is %d", endTime.Sub(startTime), len(input))
}

运行结果，现在输出的次序和输入的次序一致了。

Multirun start
task id 0 , sleep 3 second
task id 1 , sleep 2 second
task id 2 , sleep 1 second
Multissh finished. Process time 3s. Number of tasks is 3
Program exited.

超时控制

刚才的例子里我们没有考虑超时。然而如果某个 goroutine 运行时间太长了，那很肯定会拖累主 goroutine 被阻塞住，整个程序就挂起在那儿了。因此我们需要有超时的控制。

通常我们可以通过select + time.After 来进行超时检查，例如这样，我们增加一个函数 Run() ，在 Run() 中执行 go run() 。并通过 select + time.After 进行超时判断。

package main

import (
  "fmt"
  "time"
)

func Run(task_id, sleeptime, timeout int, ch chan string) {
  ch_run := make(chan string)
  go run(task_id, sleeptime, ch_run)
  select {
  case re := <-ch_run:
    ch <- re
  case <-time.After(time.Duration(timeout) * time.Second):
    re := fmt.Sprintf("task id %d , timeout", task_id)
    ch <- re
  }
}

func run(task_id, sleeptime int, ch chan string) {

  time.Sleep(time.Duration(sleeptime) * time.Second)
  ch <- fmt.Sprintf("task id %d , sleep %d second", task_id, sleeptime)
  return
}

func main() {
  input := []int{3, 2, 1}
  timeout := 2
  chs := make([]chan string, len(input))
  startTime := time.Now()
  fmt.Println("Multirun start")
  for i, sleeptime := range input {
    chs[i] = make(chan string)
    go Run(i, sleeptime, timeout, chs[i])
  }

  for _, ch := range chs {
    fmt.Println(<-ch)
  }
t4((|йA4(Q94(йA5A9хQMQФ4)(4(zp4(4)х4)х4)хā4)5A9х4)A4(4(jbǎ	хJ0х_^K^	х_^K_^K>GfC"RV#4(zs"G>GfC"4(4)14(zp4(4)х4)х4)хā4)5A9х4)A4(4(х>G&3_^K	х_^K_^KB#r4(r'r'Σ?"3r'rZ3&7B3j4(4)t4(vjzpn":'&7gb{24(4(3zsj>GfC"b1RV#b{B;vV6j3"b.'4(4(|йA4(4(&4(4(brZj3ro疒j惚r'&*rokkR2