狠狠撸

明日から使える気になる?
Go言語による並行処理
@Peranikov

明日から使える気になるために
? とりあえずこの辺を覚えておけばGoの並行処
理のコードが読めるようになるまでを目指す
? 並行処理のパターンやより実践的な内容につ
いては書籍「Go言語による並行処理」を読も
う

おしながき
? goroutine
? sync package
? channel
? context package

goroutine(ゴルーチン)
? Goプログラムにおける最も基本的な構成単位
? main()もGCもこのgoroutineで動いている
? 并行処理を书く基本

goroutine(ゴルーチン)
func main() {
// go キーワードを関数前に置くだけで
// 並行実行される
go func() {
fmt.Println(“?????”)
}()
}

goroutineは重くないのか?
? 1つにつきわずか数キロバイトのメモリで動
く
? コンテキストスイッチが速い
? 書籍の計測ではOSスレッドの90%以上速い
? 以上から生成コストについては基本無視して
よい

さきほどのコード
func main() {
// go キーワードを関数前に置くだけで
// 並行実行される
go func() {
}()
}
このコードはgoroutineの完了を待っていないので
出力される前に終了してしまう可能性がある！

syncパッケージ
? メモリアクセス同期に便利なプリミティブを含む
? WaitGroup
? Mutex/RWMutex
? Cond
? Once
? Pool

WaitGroup
? カウンタを内包しており、waitすると0にな
るまでブロックするという単純な機構
? こいつが関数の引数で渡される場合、だいた
い中でカウンタを減らす(Done)処理がある

WaitGroup
func main() {
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(1) // カウンタを1追加
go func() {?
defer wg.Done() // カウンタを1減らす
}()?
?
wg.Wait() // 0になるまでブロック
}

Mutex/RWMutex
? よくあるMutex
? Lock()とUnlock()でメモリアクセス動機を取
る
? RWMutexは書き込みロック(Lock)と読み込
みロック(RLock)を提供する

Mutex/RWMutex
var m sync.RWMutex
????c := 0
????increment := func() {
????????m.Lock() // 書き込みロック
????????defer m.Unlock()
????????c++
????}
????decrement := func() {
????????m.Lock() // 書き込みロック
????????defer m.Unlock()
????????c--
????}
????read := func() int {
????????m.RLock() // 読み込みロック
????????defer m.RUnlock()
????????return c
????}

Mutexの代わりにAtomicも
var count int64
increment := func() {
atomic.AddInt64(&count, 1)
}

Cond
? Wait()でブロッキングし、Signal()を実行し
goroutineにシグナルを伝えることでブロッキング
を解除する(FIFO)
? またBroadcast()を用いることですべての
goroutineのブロッキングを解除することができる
? 特にBroadcast()はchannelで実装するのは難しく
(closeでできないことはない)、またchannelより
パフォーマンスが良い

Cond
c := sync.NewCond(new(sync.Mutex))
????for i := 0; i < 10; i++ {
????????go func(i int) {
????????????c.L.Lock()
????????????defer c.L.Unlock()
????????????c.Wait() // goroutineを待機させておく
????????}(i)
????}
????for i := 0; i < 10; i++ {
????????time.Sleep(1 * time.Second)
????????c.Signal() // 1つずつWaitを解除(FIFO)
????}
????c.Broadcast() // まとめて解除

Cond
????for i := 0; i < 10; i++ {
????????????c.L.Lock()
????????}(i)
????}
????for i := 0; i < 10; i++ {
????}
Waitのループに入る時にUnlockが呼ばれるため
事前にLockしておく必要がある

Cond
????for i := 0; i < 10; i++ {
????????????c.L.Lock()
????????}(i)
????}
????for i := 0; i < 10; i++ {
????}
Waitを抜ける時にLockが掛かるため
deferでUnlockする

Once
? 複数のgoroutineをまたぐ場合などで一度だ
け実行したい処理がある時に使う

Once
????once := new(sync.Once)
????wg := new(sync.WaitGroup)
????for i := 0; i < 10; i++ {
????????wg.Add(1)
????????go func() {
????????????once.Do(func() {
????????????????fmt.Println("Once") // 一回だけ呼ばれる
????????????})
????????????wg.Done()
????????}()
????}
????wg.Wait()
// 関数が変わっても呼ばれることはない
once.Do(func() {
????????fmt.Println(“Second")
????})

Pool
? オブジェクトプールパターンを並行処理で安
全な形で実装したもの
? DBのコネクションプールとかのあれ
? オブジェクトの初期化が重いものを扱う時な
どに使う

Pool
????pool := &sync.Pool{
????????New: func() interface{} {
????????????fmt.Println("Create new instance")
????????????return struct{}{}
????????},
????}
????ins := pool.Get() // Create new instance
????pool.Put(ins) // プールに戻す
????ins = pool.Get() // 使い回されるので初期化されない

Poolを使う際の注意点
? Newにはスレッド安全な関数を持たせる
? Getで得たインスタンスの状態に依存しない
? 笔耻迟でオブジェクトを戻す(诲别蹿别谤を使おう

channel
? メモリアクセスの同期や、goroutine同士の
通信として使うこともできる
? Goで並行処理を行う上で超重要

channelの生成
// interface{}型のチャネルを生成
var ch chan interface{}
ch = make(chan interface{})
// 送信専用チャネル
var ch chan<- interface{}
ch = make(chan<- interface{})
// 受信専用チャネル
var ch <-chan interface{}
ch = make(<-chan interface{})
// キャパシティ付チャネル
// 5つ目を書き込もうとすると読み出されるまでブロックする
var ch <-chan interface{}
ch = make(<-chan interface{}, 4)

channelの使用例
ch := make(chan string)
go func() {
time.Sleep(3 * time.Second)
ch <- “(??ω?｀)” // chにメッセージを送信
}()
fmt.Println(<-ch) // メッセージを受信するまでブロック

channelを返す例
// 戻り値がチャネルということは中で並列処理が
// 呼ばれているサイン
f := func() <-chan string {
????c := make(chan string)
????go func() {
????????c <- "(??ω?｀)"
????}()
????return c
}
fmt.Println(<-f()) // 戻り値のチャネルで合流する

channelとclose/range
????c := make(chan int)
????go func() {
????????defer close(c) // 関数を抜けたらclose
????????for i := 0; i < 3; i++ {
????????????time.Sleep(1 * time.Second)
????????????c <- i
????????}
????}()
????for i := range c { // closeされたらループを抜ける
????????fmt.Println(i)
????}

channelとselect
????c1 := make(chan int)
????go func() {
????????defer close(c2) // c2だけcloseする
????}()
????select { // いずれかのchannelが完了するまでブロックする
????case <-c1:
????????fmt.Println("c1")
????case <-c2:
????????fmt.Println(“c2") // こちらだけが呼ばれる
????}

channelとselectとTimeout
????select {
????case <-c1:
????????fmt.Println(“c1")
????case <-time.After(1 * time.Second):
// time.Afterは <-chan Time を返す
// c1は終了しないのでこちらが呼ばれる
????????fmt.Println("timed out”)
????}

channelとselectとfor
????go func() {
????????defer close(c1)
????}()
????loop:
????for { // 無限ループ
????????select {
????????case <-c1:
????????????break loop
????????default:
????????????// チャネルが完了しない間行われる処理
????????}
????}

context package
? Goで並行なコードを扱う際のキャンセル、タ
イムアウト、デッドラインを各goroutineに
伝達させる
? Go 1.7から標準ライブラリ追加された
? 超重要

contextが持つ関数(一部)
func Background() Context
func Todo() Context
func WithCancel(parent Context) (ctx Context, cancel
CancelFunc)
func WithDeadline(parent Context, d time.Time) (Context,
CancelFunc)
func WithTimeout(parent Context, timeout time.Duration)
(Context, CancelFunc)
func WithValue(parent Context, key, val interface{}) Context

context.WithCancel
// Contextを生成
????ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
????f := func(ctx context.Context) (string, error) {
????????select {
????????case <-ctx.Done(): // cancelされた場合Doneが呼ばれる
????????????return "", ctx.Err()
????????case <-time.After(3 * time.Second):
????????}
????????return "(??ω?｀)", nil
????}
????cancel() // 処理をキャンセルする
????_, err := f(ctx)
????if err != nil {
????????fmt.Println(err) // context canceled
????}

context.WithDeadline
????ctx, cancel := context.WithDeadline(
context.Background(),
time.Now().Add(1*time.Second) // deadlineを設定
)
????defer cancel()
????????if deadline, ok := ctx.Deadline(); ok {
????????????if deadline.Sub(time.Now()) <= 0 { // deadlineの判定
????????????????return "", context.DeadlineExceeded
????????????}
????????}
????????return "(??ω?｀)", nil
????}
????_, err := f(ctx)
????if err != nil {
????????fmt.Println(err) // context deadline exceeded
????}

context.WithTimeout
????ctx, cancel := context.WithTimeout(
context.Background(), 1*time.Second) // タイムアウトを1秒に
????defer cancel()
????????select {
????????case <-ctx.Done():
????????????return "", ctx.Err() // 3秒より短いのでタイムアウトする
????????case <-time.After(3 * time.Second):
????????????return "(??ω?｀)", nil
????????}
????}
????_, err := f(ctx)
????if err != nil {
????????fmt.Println(err) // context deadline exceeded
????}

context.WithValue
type key int
const (
????keyPera key = iota
????keyNikov key = iota
)
func main() {
// Contextにkey-valueで値をもたせられる
// キーが衝突しないように独自のキー型を定義し区別することを推奨
????ctx := context.WithValue(context.Background(), keyPera, "pera")
????ctx = context.WithValue(ctx, keyNikov, "nikov")
????fmt.Println(ctx.Value(keyPera)) // pera
????fmt.Println(ctx.Value(keyNikov)) // nikov
}

Contextに何を持たせるべき?
? プロセスやAPIの境界を超えるもの
? 不変なもの
? 単純な型であるもの
? メソッドが無いもの
? それによって挙動が変わらないもの
※本書による経験則によるもの

Contextに何を持たせるべき?
? 以下は一例
? リクエストID
? ユーザーID
? URL
? 認可トークン
? リクエストトークン
※本書による経験則によるもの

まとめ
? Goにおける並行処理を書くための構成要素を
眺めた
? Goでは並行処理が気軽に書け、合流する方法
も様々
? もっと詳しく知りたければ「Go言語による並
行処理」を読もう!

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