Golang并发模型:并发协程的优雅退出

goroutine作为Golang并发的核心,我们不仅要关注它们的创建和管理,当然还要关注如何合理的退出这些协程,不(合理)退出不然可能会造成阻塞、panic、程序行为异常、数据结果不正确等问题。这篇文章介绍,如何合理的退出goroutine,减少软件bug。

goroutine在退出方面,不像线程和进程,不能通过某种手段 强制 关闭它们,只能等待goroutine主动退出。但也无需为退出、关闭goroutine而烦恼,下面就介绍3种优雅退出goroutine的方法,只要采用这种最佳实践去设计,基本上就可以确保goroutine退出上不会有问题,尽情享用。

1:使用for-range退出

for-range 是使用频率很高的结构,常用它来遍历数据, range 能够感知channel的关闭,当channel被发送数据的协程关闭时,range就会结束 ,接着退出for循环。

它在并发中的使用场景是:当协程只从1个channel读取数据,然后进行处理,处理后协程退出。下面这个示例程序,当in通道被关闭时,协程可自动退出。

go func(in <-chan int) {
    // Using for-range to exit goroutine
    // range has the ability to detect the close/end of a channel
    for x := range in {
        fmt.Printf("Process %d\n", x)
    }
}(inCh)

2:使用,ok退出

for-select 也是使用频率很高的结构,select提供了多路复用的能力,所以for-select可以让函数具有持续多路处理多个channel的能力。 但select没有感知channel的关闭,这引出了2个问题

  1. 继续在关闭的通道上读,会读到通道传输数据类型的零值,如果是指针类型,读到nil,继续处理还会产生nil。
  2. 继续在关闭的通道上写,将会panic。

问题2可以这样解决,通道只由发送方关闭,接收方不可关闭,即某个写通道只由使用该select的协程关闭,select中就不存在继续在关闭的通道上写数据的问题。

问题1可以使用 ,ok 来检测通道的关闭,使用情况有2种。

第一种: 如果某个通道关闭后,需要退出协程,直接return即可 。示例代码中,该协程需要从in通道读数据,还需要定时打印已经处理的数量,有2件事要做,所有不能使用for-range,需要使用for-select,当in关闭时, ok=false ,我们直接返回。

go func() {
    // in for-select using ok to exit goroutine
    for {
        select {
        case x, ok := <-in:
            if !ok {
                return
            }
            fmt.Printf("Process %d\n", x)
            processedCnt++
        case <-t.C:
            fmt.Printf("Working, processedCnt = %d\n", processedCnt)
        }
    }
}()

第二种:如果 某个通道关闭了,不再处理该通道,而是继续处理其他case ,退出是等待所有的可读通道关闭。我们需要 使用select的一个特征:select不会在nil的通道上进行等待 。这种情况,把只读通道设置为nil即可解决。

go func() {
    // in for-select using ok to exit goroutine
    for {
        select {
        case x, ok := <-in1:
            if !ok {
                in1 = nil
            }
            // Process
        case y, ok := <-in2:
            if !ok {
                in2 = nil
            }
            // Process
        case <-t.C:
            fmt.Printf("Working, processedCnt = %d\n", processedCnt)
        }

        // If both in channel are closed, goroutine exit
        if in1 == nil && in2 == nil {
            return
        }
    }
}()

3:使用退出通道退出

使用 ,ok 来退出使用for-select协程,解决是当读入数据的通道关闭时,没数据读时程序的正常结束 。想想下面这2种场景, ,ok 还能适用吗?

  1. 接收的协程要退出了,如果它直接退出,不告知发送协程,发送协程将阻塞。
  2. 启动了一个工作协程处理数据,如何通知它退出?

使用一个专门的通道,发送退出的信号,可以解决这类问题。以第2个场景为例,协程入参包含一个停止通道 stopCh ,当 stopCh 被关闭, case <-stopCh 会执行,直接返回即可。

当我启动了100个worker时,只要 main() 执行关闭stopCh,每一个worker都会都到信号,进而关闭。如果 main() 向stopCh发送100个数据,这种就低效了。

func worker(stopCh <-chan struct{}) {
    go func() {
        defer fmt.Println("worker exit")
        // Using stop channel explicit exit
        for {
            select {
            case <-stopCh:
                fmt.Println("Recv stop signal")
                return
            case <-t.C:
                fmt.Println("Working .")
            }
        }
    }()
    return
}

最佳实践回顾

  1. 发送协程主动关闭通道,接收协程不关闭通道。技巧:把接收方的通道入参声明为只读,如果接收协程关闭只读协程,编译时就会报错。
  2. 协程处理1个通道,并且是读时,协程优先使用 for-range ,因为 range 可以关闭通道的关闭自动退出协程。
  3. ,ok 可以处理多个读通道关闭,需要关闭当前使用 for-select 的协程。
  4. 显式关闭通道 stopCh 可以处理主动通知协程退出的场景。

完整示例代码

本文所有代码都在仓库,可查看完整示例代码: https://github.com/Shitaibin/...

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