Golang の同時実行モード: チャネルとパイプライン

Golang の同時実行モード: チャネルとパイプライン

Golang では、ゴルーチンを使用して同時プログラミングを実装できます。実際の開発では、並行タスクのデータ フローを処理する必要があることがよくあります。 Golang は、この状況に対処するために、チャネルとパイプラインという 2 つの同時実行モードを提供します。

チャネルは Golang の非常に強力な同時実行プリミティブであり、ゴルーチン間でデータを渡すために使用されます。これにより、データの同期と安全な配信が保証されます。チャネル上でデータを送受信することで、ゴルーチン間の順序と同期が保証されます。

Pipelines は、複数の goroutine を接続してデータ フローを処理する同時実行モードです。各ゴルーチンには入力チャネルと出力チャネルがあり、それらをチェーンすることで、すべてのゴルーチン間でデータが流れて処理されます。

まず、チャネルの基本的な使い方を見てみましょう。 Golang では、make() 関数を使用してチャネルを作成できます。

ch := make(chan int)

<- 演算子を使用してチャネルにデータを送信できます。たとえば、

ch <- 10

を使用し、<-オペレータ チャネルからデータを受信します。例:

x := <-ch

データが利用可能になるまで、受信操作はブロックされることに注意してください。他のゴルーチンがデータを受信する準備ができるまで、送信操作もブロックされます。

次は、チャネルを使用して、生成された乱数を別の goroutine に送信する簡単な例です。

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand"
    "time"
)

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

    go randomGenerator(ch) // 启动生成随机数的 goroutine

    // 等待接收随机数并打印
    for i := 0; i < 10; i++ {
        num := <-ch
        fmt.Println("Received random number:", num)
        time.Sleep(1 * time.Second)
    }
}

func randomGenerator(ch chan int) {
    for {
        // 生成随机数并发送到 channel
        num := rand.Intn(100)
        ch <- num
    }
}

上の例では、randomGenerator() を渡します。関数は乱数を生成し、それを ch チャネルに送信します。 main 関数はチャネルから乱数を受け取り、それらを出力します。

次に、パイプラインの同時実行モードを紹介します。パイプラインには複数のゴルーチンが含まれており、それらをカスケード接続することで、データ フローを処理するネットワークを構築できます。

数値のリストがあり、リスト内の各数値を二乗して結果を出力したいとします。この機能を実装するには 2 つのゴルーチンを使用できます。1 つは平方を計算し、もう 1 つは結果を出力します。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    numbers := []int{1, 2, 3, 4, 5}
    input := make(chan int)
    output := make(chan int)

    // 启动计算平方的 goroutine
    go square(input, output)

    // 启动打印结果的 goroutine
    go printer(output)

    // 将数字发送到 input channel
    for _, num := range numbers {
        input <- num
    }

    // 关闭 input channel，表示数据发送完毕
    close(input)

    // 等待所有结果被打印
    <-output
}

func square(input chan int, output chan int) {
    for num := range input {
        // 计算平方，并发送结果到 output channel
        result := num * num
        output <- result
    }

    // 关闭 output channel，表示计算完毕
    close(output)
}

func printer(output chan int) {
    for result := range output {
        // 打印结果
        fmt.Println("Result:", result)
    }

    // 发送信号表示输出完毕
    output <- 0
}

上の例では、まず input チャネルと output チャネルを作成します。次に、2 つのゴルーチンを開始しました。square() は二乗演算を計算するために使用され、結果を output チャネルに送信します。printer() は # から使用されます。 # #output チャネルで結果を受信し、出力します。

main 関数では、for ループを使用して数値を input チャネルに送信します。次に、input チャネルを閉じて、データが送信されたことを示します。最後に、すべての結果が出力されたことを示す信号を output チャネルから受信するのを待ちます。

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