Golang併發模型輕鬆入門流水線FAN模式

前一篇文章《golang併發模型：輕鬆入門流水線模型》，介紹了流水線模型的概念，這篇文章是流水線模型高階，介紹fan-in和fan-out，fan模式可以讓我們的流水線模型更好的利用golang併發，提高軟體效能。但fan模式不一定是萬能，不見得能提高程式的效能，甚至還不如普通的流水線。我們先介紹下fan模式，再看看它怎麼提公升效能的，它是不是萬能的。

golang的併發模式靈感來自現實世界，這些模式是通用的，毫無例外，fan模式也是對當前世界的模仿。以汽車組裝為例，汽車生產線上有個階段是給小汽車裝4個輪子，可以把這個階段任務交給4個人同時去做，這4個人把輪子都裝完後，再把汽車移動到生產線下乙個階段。這個過程中，就有任務的分發，和任務結果的收集。其中任務分發是fan-out，任務收集是fan-in。

我們這次試用fan-out和fan-in，解決《golang併發模型：輕鬆入門流水線模型》中提到的問題：計算乙個整數切片中元素的平方值並把它列印出來。

fan模式流水線示例：

package main
import
("fmt"
"sync"
)func
producer
(nums ...
int)
chan
int}()
return out
}func
square
(inch 
chan
int)
chan
int}()
return out
}func
merge
(cs ...
chan
int)
chan
int}
wg.add(
len(cs)
)// fan-in
for_
, c :=
range cs 
// 錯誤方式：直接等待是bug，死鎖，因為merge寫了out，main卻沒有讀
// wg.wait()
// close(out)
// 正確方式
gofunc()
()return out
}func
main()
fmt.
println()
}

3個squre協程併發執行，結果順序是無法確定的，所以你得到的結果，不一定與下面的相同。

➜  awesome git:
(master) ✗ go run hi.go1
4169

普通流水線：

// hi_******.go
package main
import
("fmt"
)func
producer
(n int
)chan
int}()
return out
}func
square
(inch 
chan
int)
chan
int}()
return out
}func
main()
}

使用fan模式的流水線：

// hi_fan.go
package main
import
("sync"
"time"
)func
producer
(n int
)chan
int}()
return out
}func
square
(inch 
chan
int)
chan
int}()
return out
}func
merge
(cs ...
chan
int)
chan
int}
wg.add(
len(cs)
)// fan-in
for_
, c :=
range cs 
// 錯誤方式：直接等待是bug，死鎖，因為merge寫了out，main卻沒有讀
// wg.wait()
// close(out)
// 正確方式
gofunc()
()return out
}func
main()
}

多次測試，每次結果近似，結果如下：

➜ awesome git:(master) ✗ time go run hi_******.go go run hi_******.go 0.17s user 0.18s system 3% cpu 10.389 total ➜ awesome git:(master) ✗ ➜ awesome git:(master) ✗ time go run hi_fan.go go run hi_fan.go 0.17s user 0.16s system 7% cpu 4.288 total

也可以使用benchmark進行測試，看2個型別的執行時間，結論相同。為了節約篇幅，這裡不再介紹，方法和結果貼在gist了，想看的朋友瞄一眼，或自己動手搞搞。

fan模式可以提高併發的效能，那我們是不是可以都使用fan模式？

不行的，因為fan模式不一定能提公升效能。

依然使用之前的問題，再次修改下**，其他不變：

簡單版流水線修改**：

// hi_******.go
func
square
(inch 
chan
int)
chan
int}()
return out
}func
main()
}

fan模式流水線修改**：

// hi_fan.go
package main
import
("sync"
)func
square
(inch 
chan
int)
chan
int}()
return out
}func
main()
}

結果，可以跑多次，結果近似：

➜ awesome git:(master) ✗ time go run hi_******.go go run hi_******.go 9.96s user 5.93s system 168% cpu 9.424 total ➜ awesome git:(master) ✗ time go run hi_fan.go go run hi_fan.go 23.35s user 11.51s system 297% cpu 11.737 total

從這個結果，我們能看到2點。

既然fan模式不一定能提高效能，如何優化？

不同的場景優化不同，要依具體的情況，解決程式的瓶頸。

我們當前程式的瓶頸在fan-in，squre函式很快就完成，merge函式它把3個資料寫入到1個通道的時候出現了瓶頸，適當使用帶緩衝通道可以提高程式效能，再修改下**

結果：

➜ awesome git:(master) ✗ time go run hi_fan_buffered.go go run hi_fan_buffered.go 19.85s user 8.19s system 323% cpu 8.658 total

使用帶快取通道後，程式的效能有了較大提公升，cpu利用率提高到323%，提公升了8%，執行時間從11.7降低到8.6，降低了26%。fan模式的特點很簡單，相信你已經掌握了，如果記不清了看這裡，本文所有**在該github倉庫。

fan模式很有意思，並且能提高golang併發的效能，如果想以後運用自如，用到自己的專案中去，還是要寫寫自己的demo，快去實踐一把。

本文所有**都在倉庫，可檢視完整示例**：

如果這篇文章對你有幫助，不妨關注下我的github，有文章會收到通知。

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