【go从零单排】Stateful Goroutines（有状态的 goroutines）

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📗概念

在 Go 中，有状态的 goroutines（Stateful Goroutines）是指那些能够保留状态信息的 goroutines。这种设计模式通常用于需要在多个调用之间维护状态的场景，例如处理请求、管理连接、维护计数器等。

💻代码

go 复制代码

package main

//导入math/rand 用于生成随机数。
//sync/atomic 提供原子操作的支持。
import (
	"fmt"
	"math/rand"
	"sync/atomic"
	"time"
)

// readOp 结构体用于表示读操作，包含一个键 key 和一个响应通道 resp。
type readOp struct {
	key  int
	resp chan int
}

// readOp 结构体用于表示读操作，包含一个键 key 和一个响应通道 resp。
type writeOp struct {
	key  int
	val  int
	resp chan bool
}

func main() {
	//声明两个无符号整型变量 readOps 和 writeOps，用于计数读写操作。
	var readOps uint64
	var writeOps uint64
	//创建两个通道 reads 和 writes，分别用于接收读操作和写操作。
	reads := make(chan readOp)
	writes := make(chan writeOp)

	go func() {
		//启动一个 goroutine，维护一个状态 state，这是一个映射，存储键值对。
		var state = make(map[int]int)
		for {
			//使用 select 语句监听 reads 和 writes 通道：
			select {
			//如果接收到读操作，从 state 中读取对应的值并通过 resp 通道返回。
			case read := <-reads:
				read.resp <- state[read.key]
			//如果接收到写操作，将值写入 state 中，并通过 resp 通道返回操作成功的信号。
			case write := <-writes:
				state[write.key] = write.val
				write.resp <- true
			}
		}
	}()
	//启动 100 个 goroutine
	for r := 0; r < 100; r++ {
		go func() {
			for {
				//创建一个随机键的 readOp 实例并发送到 reads 通道。
				read := readOp{
					key:  rand.Intn(5),
					resp: make(chan int)}
				reads <- read
				<-read.resp
				//创建一个随机键的 readOp 实例并发送到 reads 通道。
				atomic.AddUint64(&readOps, 1)
				//每次循环后休眠 1 毫秒。
				time.Sleep(time.Millisecond)
			}
		}()
	}
	//启动 10 个 goroutine
	for w := 0; w < 10; w++ {
		go func() {
			for {
				//创建一个随机键和随机值的 writeOp 实例并发送到 writes 通道。
				write := writeOp{
					key:  rand.Intn(5),
					val:  rand.Intn(100),
					resp: make(chan bool)}
				writes <- write
				<-write.resp
				//等待响应并通过原子操作增加 writeOps 的计数。
				atomic.AddUint64(&writeOps, 1)
				//每次循环后休眠 1 毫秒。
				time.Sleep(time.Millisecond)
			}
		}()
	}

	time.Sleep(time.Second)
	//使用 atomic.LoadUint64 获取最终的读写操作计数并打印。
	readOpsFinal := atomic.LoadUint64(&readOps)
	fmt.Println("readOps:", readOpsFinal)
	writeOpsFinal := atomic.LoadUint64(&writeOps)
	fmt.Println("writeOps:", writeOpsFinal)
}
//输出
//readOps: 81299
//writeOps: 8163

有状态的 Goroutines 的特点

状态管理：有状态的 goroutines 可以在其生命周期内维护状态信息，这样它们可以根据之前的操作或输入做出决策。
并发安全：在并发环境中，状态的管理需要确保安全性，通常使用通道、互斥锁或其他同步机制来保护共享状态。
封装性：将状态和行为封装在 goroutine 内部，使得外部无法直接访问状态，从而增强了模块化和封装性。

🔍理解

并发读写：代码实现了一个简单的并发读写操作，使用通道来协调读写请求。
原子操作：使用 sync/atomic 包中的原子操作来安全地更新读写计数，避免数据竞争。
随机访问：读和写操作都是基于随机生成的键值，使得操作更加多样化。
无锁设计：通过通道和 goroutine 的组合，避免了传统的锁机制，简化了并发控制。

💪无人扶我青云志，我自踏雪至山巅。