如何把Golang的channel用的如nodejs的stream一样丝滑

如果让我和别人说说Golang有什么特点,我首先想到不一定是goroutine,但一定会是channel。

因为Channel的存在,是让Goroutine威力加成的利器。

如果用一句话来解释channel的作用,我会说

Chanel是一个管道,它会让数据流动起来。

++那么如何理解这个让数据流程起来呢?++

假如说你需要对100次请求,做两种比较耗时的操作,然后再统计加权结果,还需要尽可能的并发来提高性能。示例代码如下:

var multipleChan = make(chan int, 4)
var minusChan = make(chan int, 4)
var harvestChan = make(chan int, 4)

defer close(multipleChan)
defer close(minusChan)
defer close(harvestChan)

go func() {
    for i:=1;i<=100;i++{
        multipleChan <- i
    }
}()

for i:=0; i<4; i++{
    go func() {
        for data := range multipleChan {
            minusChan <- data * 2
            time.Sleep(10* time.Millisecond)
        }
    }()

    go func() {
        for data := range minusChan {
            harvestChan <- data - 1
            time.Sleep(10* time.Millisecond)
        }
    }()
}

var sum = 0
var index = 0
for data := range harvestChan{
    sum += data
    index++
    if index == 100{
        break
    }
}

fmt.Println(sum)

不要笑这段代码简单,如果考虑到错误处理的情况,那还是有些复杂的。比如,某个环节是遇到错误可以忽略,某个环节是遇到要终止所有操作;再加上,有时只关心第一个满足条件的返回值,还需要超时处理。

写一遍也许还可以,要是很多地方都要这样写,那真是头大>_<!!!

重复的代码是万恶之源,Don't repeat yourself是成为优秀工程师的第一步

于是,channelx这个库诞生了!

使用了这个库,实现上述同样的功能,代码是这样子的~~

var sum = 0

NewChannelStream(func(seedChan chan<- Result, quitChannel chan struct{}) {
    for i:=1; i<=100;i++{
        seedChan <- Result{Data:i}
    }
    close(seedChan) //记得关闭哦~~~
}).Pipe(func(result Result) Result {
    return Result{Data: result.Data.(int) * 2}
}).Pipe(func(result Result) Result {
    return Result{Data: result.Data.(int) - 1}
}).Harvest(func(result Result) {
    sum += result.Data.(int)
})

fmt.Println(sum)

我喜欢链式风格,所以写成这个样子,你也可以拆开来写的。但重点是代码这样写起来是不是很丝滑,有nodejs stream流的快感呢,嘻嘻~~

除了Pipe->Harvest的组合,还可以实现Pipe->Race, Pipe->Drain, Pipe->Cancel等操作的组合。

这些复杂的例子,都可以参照stream_test.go文件中的单元测试来实现,就不一一贴代码出来了哈。

那么,这个stream又是如何实现的呢?核心就在NewChannelStreamPipe这个两个函数里。

func NewChannelStream(seedFunc SeedFunc, optionFuncs ...OptionFunc) *ChannelStream {
    cs := &ChannelStream{
        workers:     runtime.NumCPU(),
        optionFuncs: optionFuncs,
    }

    for _, of := range optionFuncs {
        of(cs)
    }

    if cs.quitChan == nil {
        cs.quitChan = make(chan struct{})
    }

    cs.dataChannel = make(chan Item, cs.workers)

    go func() {
        inputChan := make(chan Item)

        go seedFunc(inputChan, cs.quitChan)

    loop:
        for {
            select {
            case <-cs.quitChan:
                break loop

            case res, ok := <-inputChan:
                if !ok {
                    break loop
                }

                select {
                case <-cs.quitChan:
                    break loop
                default:
                }

                if res.Err != nil {
                    cs.errors = append(cs.errors, res.Err)
                }

                if !cs.hasError && res.Err != nil {
                    cs.hasError = true
                    cs.dataChannel <- res
                    if cs.ape == stop {
                        cs.Cancel()
                    }
                    continue
                }

                if cs.hasError && cs.ape == stop {
                    continue
                }

                cs.dataChannel <- res
            }
        }

        safeCloseChannel(cs.dataChannel)

    }()

    return cs
}

func (p *ChannelStream) Pipe(dataPipeFunc PipeFunc, optionFuncs ...OptionFunc) *ChannelStream {
    seedFunc := func(dataPipeChannel chan<- Item, quitChannel chan struct{}) {
        wg := &sync.WaitGroup{}
        wg.Add(p.workers)
        for i := 0; i < p.workers; i++ {
            go func() {
                defer wg.Done()
            loop:
                for {
                    select {
                    case <-quitChannel:
                        break loop
                    case data, ok := <-p.dataChannel:
                        if !ok {
                            break loop
                        }

                        select {
                        case <-quitChannel:
                            break loop
                        default:
                        }

                        dataPipeChannel <- dataPipeFunc(data)
                    }
                }
            }()
        }

        go func() {
            wg.Wait()
            safeCloseChannel(dataPipeChannel)
        }()
    }

    mergeOptionFuncs := make([]OptionFunc, len(p.optionFuncs)+len(optionFuncs)+1)
    copy(mergeOptionFuncs[0:len(p.optionFuncs)], p.optionFuncs)
    copy(mergeOptionFuncs[len(p.optionFuncs):], optionFuncs)
    mergeOptionFuncs[len(p.optionFuncs)+len(optionFuncs)] = passByQuitChan(p.quitChan) //这行保证了整个stream中有一个唯一的quitChan

    return NewChannelStream(seedFunc, mergeOptionFuncs...)
}

代码看着多,刨除初始化的代码、错误处理和退出处理的代码,核心还是通过channel的数据流动。

首先,NewChannelStream中会新建一个inputChan传入seedFunc,然后数据会通过seedChan(即inputChan),传到dataChannel。

然后,当调用Pipe的时候,Pipe函数会自己创建一个seedFunc从上一个channelStream的dataChannel传到dataPipeChannel中。这个Pipe中的seedFunc又会传入NewChannelStream中,产生一个新channelStream对象,这时在新的channelStream中,inputChan即Pipe中的dataPipeChannel,整个数据流就这样串起来了,过程如下:

inputChan(seedChan)->dataChannel->inputChan(dataPipeChannel)->dataChannel->....

分析过源码,再来看使用ChannelStream的例子和直接用Channel的例子,两个dataChannel分别对应的是multipleChan和minusChan,多出的两个inputChan,就是用这个库额外的开销喽。

原创不易,你的支持就是对我最大的鼓励,欢迎给channelx点个star!:)

未完待续,channelx中还会陆续增加各种常用场景的channel实现,敬请期待……

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