详解Golang 中的并发限制与超时控制

IT行业相对于一般传统行业，发展更新速度更快，一旦停止了学习，很快就会被行业所淘汰。所以我们需要踏踏实实的不断学习，精进自己的技术，尤其是初学者。今天golang学习网给大家整理了《详解Golang 中的并发限制与超时控制》，聊聊超时控制、并发限制，我们一起来看看吧！

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 

<p>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。</p>
<p>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。</p>

<pre class="brush:plain;">
ch 

<p>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。</p>

<pre class="brush:plain;">
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 

<p>运行结果，现在输出的次序和输入的次序一致了。</p>
<blockquote>
<p>Multirun start<br>
task id 0 , sleep 3 second<br>
task id 1 , sleep 2 second<br>
task id 2 , sleep 1 second<br>
Multissh finished. Process time 3s. Number of tasks is 3<br>
Program exited.<br></p>
</blockquote>
<p><strong>超时控制</strong></p>
<p>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。</p>
<p>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。</p>

<pre class="brush:plain;">
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 := 

<p>运行结果，task 0 和 task 1 已然超时</p>
<blockquote>
<p>Multirun start<br>
task id 0 , timeout<br>
task id 1 , timeout<br>
tasi id 2 , sleep 1 second<br>
Multissh finished. Process time 2s. Number of task is 3<br>
Program exited.<br></p>
</blockquote>
<p><strong>并发限制</strong></p>
<p>如果任务数量太多，不加以限制的并发开启 goroutine 的话，可能会过多的占用资源，服务器可能会爆炸。所以实际环境中并发限制也是一定要做的。</p>
<p>一种常见的做法就是利用 channel 的缓冲机制——开始的时候我们提到过的那个。</p>
<p>我们分别创建一个带缓冲和不带缓冲的 channel 看看</p>

<pre class="brush:plain;">
ch := make(chan string) // 这是一个无缓冲的 channel，或者说缓冲区长度是 0
ch := make(chan string, 1) // 这是一个带缓冲的 channel, 缓冲区长度是 1 

这两者的区别在于，如果 channel 没有缓冲，或者缓冲区满了。goroutine 会自动阻塞，直到 channel 里的数据被读走为止。举个例子

package main

import (
  "fmt"
)

func main() {
  ch := make(chan string)
  ch 

<p>这段代码执行将报错</p>
<blockquote>
<p>fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!</p>
<p>goroutine 1 [chan send]:<br>
main.main()<br>
    /tmp/sandbox531498664/main.go:9 +0x60</p>
<p>Program exited.<br></p>
</blockquote>
<p>这是因为我们创建的 ch 是一个无缓冲的 channel。因此在执行到 ch
</p><p>如果我们改成这样，程序就可以执行</p>

<pre class="brush:plain;">
package main

import (
  "fmt"
)

func main() {
  ch := make(chan string, 1)
  ch 

<p>执行</p>
<blockquote>
<p>123</p>
<p>Program exited.<br></p>
</blockquote>
<p>如果我们改成这样</p>

<pre class="brush:plain;">
package main

import (
  "fmt"
)

func main() {
  ch := make(chan string, 1)
  ch 

<p>尽管读取了两次 channel，但是程序还是会死锁，因为缓冲区满了，goroutine 阻塞挂起。第二个 ch
</p><blockquote>
<p>fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!</p>
<p>goroutine 1 [chan send]:<br>
main.main()<br>
    /tmp/sandbox642690323/main.go:10 +0x80</p>
<p>Program exited.<br></p>
</blockquote>
<p>因此，利用 channel 的缓冲设定，我们就可以来实现并发的限制。我们只要在执行并发的同时，往一个带有缓冲的 channel 里写入点东西（随便写啥，内容不重要）。让并发的 goroutine 在执行完成后把这个 channel 里的东西给读走。这样整个并发的数量就讲控制在这个 channel 的缓冲区大小上。</p>
<p>比如我们可以用一个 bool 类型的带缓冲 channel 作为并发限制的计数器。</p>

<pre class="brush:plain;">
chLimit := make(chan bool, 1)

然后在并发执行的地方，每创建一个新的 goroutine，都往 chLimit 里塞个东西。

  for i, sleeptime := range input {
    chs[i] = make(chan string, 1)
    chLimit 

<p>这里通过 go 关键字并发执行的是新构造的函数。他在执行完原来的 Run() 后，会把 chLimit 的缓冲区里给消费掉一个。</p>

<pre class="brush:plain;">
  limitFunc := func(chLimit chan bool, ch chan string, task_id, sleeptime, timeout int) {
    Run(task_id, sleeptime, timeout, ch)
    

<p>这样一来，当创建的 goroutine 数量到达 chLimit 的缓冲区上限后。主 goroutine 就挂起阻塞了，直到这些 goroutine 执行完毕，消费掉了 chLimit 缓冲区中的数据，程序才会继续创建新的 goroutine。我们并发数量限制的目的也就达到了。</p>
<p>以下是完整代码</p>

<pre class="brush:plain;">
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 := 

<p>运行结果</p>
<blockquote>
<p>Multirun start<br>
task id 0 , timeout<br>
task id 1 , timeout<br>
task id 2 , sleep 1 second<br>
Multissh finished. Process time 5s. Number of task is 3<br>
Program exited.<br></p>
</blockquote>
<p>chLimit 的缓冲是 1。task 0 和 task 1 耗时 2 秒超时。task 2 耗时 1 秒。总耗时 5 秒。并发限制生效了。</p>
<p>如果我们修改并发限制为 2</p>

<pre class="brush:plain;">
chLimit := make(chan bool, 2)

运行结果

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

task 0 , task 1 并发执行，耗时 2秒。task 2 耗时 1秒。总耗时 3 秒。符合预期。

有没有注意到代码里有个地方和之前不同。这里，用了一个带缓冲的 channel

chs[i] = make(chan string, 1)

还记得上面的例子么。如果 channel 不带缓冲，那么直到他被消费掉之前，这个 goroutine 都会被阻塞挂起。

然而如果这里的并发限制，也就是 chLimit 生效阻塞了主 goroutine，那么后面消费这些数据的代码并不会执行到。。。于是就 deadlock 拉！

  for _, ch := range chs {
    fmt.Println(

<p>所以给他一个缓冲就好了。<br></p>
<p>好了，本文到此结束，带大家了解了《详解Golang 中的并发限制与超时控制》，希望本文对你有所帮助！关注golang学习网公众号，给大家分享更多Golang知识！</p>