Golang的Fork/Join实现代码

目录

• 1、Fork/Join是什么
• 2、Golang中的Fork/Join实现
• 3、测试验证
• 4、小优化
• 5、后续计划

做过Java开发的同学肯定知道，JDK7加入的Fork/Join是一个非常优秀的设计，到了JDK8，又结合并行流中进行了优化和增强，是一个非常好的工具。

1、Fork/Join是什么

Fork/Join本质上是一种任务分解，即：将一个很大的任务分解成若干个小任务，然后再对小任务进一步分解，直到最小颗粒度，然后并发执行。

这么做的优点很明显，就是可以大幅提升计算性能，缺点嘛，也有一点，那就是资源开销要大一些。

在网上找了一张图，任务分解就是这个意思：

2、Golang中的Fork/Join实现

对于Golang中的Fork/Join的实现，我参考了JDK的源码，利用了Goroutine特性，这样就能充分利用MPG模型，不必自己再处理任务窃取等问题了，用起来还是蛮爽的。

废话不多说，请看代码：

package like_fork_join

import (
    "fmt"
    "github.com/oklog/ulid/v2"
)

const defaultPageSize = 10

type MyForkJoinTask struct {
    size int
}

// NewMyTask 初始化一个任务
func NewMyTask(pageSize int) *MyForkJoinTask {
    var size = defaultPageSize
    if pageSize > size {
        size = pageSize
    }
    return &MyForkJoinTask{
        size: size,
    }
}

// Do 执行任务时，传入一个切片
func (t *MyForkJoinTask) Do(numbers []int) int {
    JoinCh := make(chan bool, 1)
    resultCh := make(chan int, 1)
    t.do(numbers, JoinCh, resultCh, ulid.Make().String())
    result := <-resultCh
    return result
}

func (t *MyForkJoinTask) do(numbers []int, joinCh chan bool, resultCh chan int, id string) {
    defer func() {
        joinCh <- true
        close(joinCh)
        close(resultCh)
    }()
    fmt.Printf("id %s numbers %+v\n", id, numbers)
    // 任务小于最小颗粒度时，直接执行逻辑（此处是求和），不再拆分，否则进行分治
    if len(numbers) <= t.size {
        var sum = 0
        for _, number := range numbers {
            sum += number
        }
        resultCh <- sum
        fmt.Printf("id %s numbers %+v, result %+v\n", id, numbers, sum)
        return
    } else {
        start := 0
        end := len(numbers)
        middle := (start + end) / 2

        // 左
        leftJoinCh := make(chan bool, 1)
        leftResultCh := make(chan int, 1)
        leftId := ulid.Make().String()
        go t.do(numbers[start:middle], leftJoinCh, leftResultCh, id+"->left->"+leftId)

        // 右
        rightJoinCh := make(chan bool, 1)
        rightResultCh := make(chan int, 1)
        rightId := ulid.Make().String()
        go t.do(numbers[middle:], rightJoinCh, rightResultCh, id+"->right->"+rightId)

        // 等待左边和右边分治子任务结束
        var leftDone, rightDone = false, false
        for {
            select {
            case _, ok := <-leftJoinCh:
                if ok {
                    fmt.Printf("left %s join done\n", leftId)
                    leftDone = true
                }
            case _, ok := <-rightJoinCh:
                if ok {
                    fmt.Printf("right %s join done\n", rightId)
                    rightDone = true
                }
            }
            if leftDone && rightDone {
                break
            }
        }

        // 取结果
        var (
            left            = 0
            right           = 0
            leftResultDone  = false
            rightResultDone = false
        )
        for {
            select {
            case l, ok := <-leftResultCh:
                if ok {
                    fmt.Printf("id %s numbers %+v, left %s return: %+v\n", id, numbers, leftId, left)
                    left = l
                    leftResultDone = true
                }
            case r, ok := <-rightResultCh:
                if ok {
                    fmt.Printf("id %s numbers %+v, right %s return: %+v\n", id, numbers, rightId, right)
                    right = r
                    rightResultDone = true
                }
            }
            if leftResultDone && rightResultDone {
                break
            }
        }

        resultCh <- left + right
        return
    }
}

代码也不复杂，有注释，大家耐心读一下就明白了。

3、测试验证

我写了一个比较有压力的测试用例代码，请看：

package like_fork_join

import (
    "fmt"
    "testing"
)

func TestMyTask_Do(t1 *testing.T) {
    type args struct {
        numbers []int
    }
    const max = 10000
    var nums = make([]int, 0, max)
    var want = 0
    for i := 1; i <= max; i++ {
        nums = append(nums, i)
        want += i
    }
    tests := []struct {
        name string
        args args
        want int
    }{
        {name: fmt.Sprintf("sum(1,%d)", max), args: args{numbers: nums}, want: want},
    }
    for _, tt := range tests {
        t1.Run(tt.name, func(t1 *testing.T) {
            for i := 0; i <= 100; i += 5 {
                t := NewMyTask(i)
                if got := t.Do(tt.args.numbers); got != tt.want {
                    t1.Errorf("Do() = %v, want %v", got, tt.want)
                }
            }
        })
    }
}

测试成功：

    --- PASS: TestMyTask_Do/sum(1,10000) (1257.79s)
PASS

4、小优化

删除所有fmt包的控制台输出，再跑单元测试结果：

=== RUN   TestMyTask_Do
--- PASS: TestMyTask_Do (60.53s)
=== RUN   TestMyTask_Do/sum(1,10000)
    --- PASS: TestMyTask_Do/sum(1,10000) (60.53s)
PASS

20万次加法计算，长度为1万的数组的20次计算，60秒搞定，性能巨强，Golang就是棒！

5、后续计划

计划后续再研究研究，看能否把执行任务的逻辑做成泛型和函数闭包，给抽象出来，这样就能单独形成一个通用型的代码包，供外部各种应用程序使用了，不过考虑到goroutine的上下文等问题，估计会让代码比较复杂，眼下这个版本足够简单，也能满足绝大多数场景了。

到此这篇关于Golang的Fork/Join实现的文章就介绍到这了,更多相关Golang的Fork/Join实现内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！