# 14.10 复用

# 14.10.1 典型的客户端/服务器(C/S)模式

客户端-服务器应用正是 goroutines 和 channels 的亮点所在。

客户端(Client)可以是运行在任意设备上的任意程序,它会按需发送请求(request)至服务器。服务器(Server)接收到这个请求后开始相应的工作,然后再将响应(response)返回给客户端。典型情况下一般是多个客户端(即多个请求)对应一个(或少量)服务器。例如我们日常使用的浏览器客户端,其功能就是向服务器请求网页。而Web服务器则会向浏览器响应网页数据。

使用Go的服务器通常会在协程中执行向客户端的响应,故而会对每一个客户端请求启动一个协程。一个常用的操作方法是客户端请求自身中包含一个通道,而服务器则向这个通道发送响应。

例如下面这个Request结构,其中内嵌了一个replyc通道。

type Request struct {
    a, b      int    
    replyc    chan int // reply channel inside the Request
}
1
2
3
4

或者更通俗的:

type Reply struct{...}
type Request struct{
    arg1, arg2, arg3 some_type
    replyc chan *Reply
}
1
2
3
4
5

接下来先使用简单的形式,服务器会为每一个请求启动一个协程并在其中执行run()函数,此举会将类型为binOpop操作返回的int值发送到replyc通道。

type binOp func(a, b int) int

func run(op binOp, req *Request) {
    req.replyc <- op(req.a, req.b)
}
1
2
3
4
5

server协程会无限循环以从chan *Request接收请求,并且为了避免被长时间操作所堵塞,它将为每一个请求启动一个协程来做具体的工作:

func server(op binOp, service chan *Request) {
    for {
        req := <-service; // requests arrive here  
        // start goroutine for request:        
        go run(op, req);  // don’t wait for op to complete    
    }
}
1
2
3
4
5
6
7

server本身则是以协程的方式在startServer函数中启动:

func startServer(op binOp) chan *Request {
    reqChan := make(chan *Request);
    go server(op, reqChan);
    return reqChan;
}
1
2
3
4
5

startServer则会在main协程中被调用。

在以下测试例子中,100个请求会被发送到服务器,只有它们全部被送达后我们才会按相反的顺序检查响应:

func main() {
    adder := startServer(func(a, b int) int { return a + b })
    const N = 100
    var reqs [N]Request
    for i := 0; i < N; i++ {
        req := &reqs[i]
        req.a = i
        req.b = i + N
        req.replyc = make(chan int)
        adder <- req  // adder is a channel of requests
    }
    // checks:
    for i := N - 1; i >= 0; i-- {
        // doesn’t matter what order
        if <-reqs[i].replyc != N+2*i {
            fmt.Println(“fail at”, i)
        } else {
            fmt.Println(“Request “, i, “is ok!)
        }
    }
    fmt.Println(“done”)
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

这些代码可以在multiplex_server.go找到

输出:

Request 99 is ok!
Request 98 is ok!
...
Request 1 is ok!
Request 0 is ok!
done

这个程序仅启动了100个协程。然而即使执行100,000个协程我们也能在数秒内看到它完成。这说明了Go的协程是如何的轻量:如果我们启动相同数量的真实的线程,程序早就崩溃了。

示例: 14.14-multiplex_server.go

package main

import "fmt"

type Request struct {
	a, b   int
	replyc chan int // reply channel inside the Request
}

type binOp func(a, b int) int

func run(op binOp, req *Request) {
	req.replyc <- op(req.a, req.b)
}

func server(op binOp, service chan *Request) {
	for {
		req := <-service // requests arrive here
		// start goroutine for request:
		go run(op, req) // don't wait for op
	}
}

func startServer(op binOp) chan *Request {
	reqChan := make(chan *Request)
	go server(op, reqChan)
	return reqChan
}

func main() {
	adder := startServer(func(a, b int) int { return a + b })
	const N = 100
	var reqs [N]Request
	for i := 0; i < N; i++ {
		req := &reqs[i]
		req.a = i
		req.b = i + N
		req.replyc = make(chan int)
		adder <- req
	}
	// checks:
	for i := N - 1; i >= 0; i-- { // doesn't matter what order
		if <-reqs[i].replyc != N+2*i {
			fmt.Println("fail at", i)
		} else {
			fmt.Println("Request ", i, " is ok!")
		}
	}
	fmt.Println("done")
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51

# 14.10.2 卸载(Teardown):通过信号通道关闭服务器

在上一个版本中servermain函数返回后并没有完全关闭,而被强制结束了。为了改进这一点,我们可以提供一个退出通道给server

func startServer(op binOp) (service chan *Request, quit chan bool) {
    service = make(chan *Request)
    quit = make(chan bool)
    go server(op, service, quit)
    return service, quit
}
1
2
3
4
5
6

server函数现在则使用selectservice通道和quit通道之间做出选择:

func server(op binOp, service chan *request, quit chan bool) {
    for {
        select {
            case req := <-service:
                go run(op, req) 
            case <-quit:
                return   
        }
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

quit通道接收到一个true值时,server就会返回并结束。

main函数中我们做出如下更改:

adder, quit := startServer(func(a, b int) int { return a + b })

main函数的结尾处我们放入这一行:quit <- true

完整的代码在 multiplex_server2.go,输出和上一个版本是一样的。

示例: 14.15-multiplex_server2.go

package main

import "fmt"

type Request struct {
	a, b   int
	replyc chan int // reply channel inside the Request
}

type binOp func(a, b int) int

func run(op binOp, req *Request) {
	req.replyc <- op(req.a, req.b)
}

func server(op binOp, service chan *Request, quit chan bool) {
	for {
		select {
		case req := <-service:
			go run(op, req)
		case <-quit:
			return
		}
	}
}

func startServer(op binOp) (service chan *Request, quit chan bool) {
	service = make(chan *Request)
	quit = make(chan bool)
	go server(op, service, quit)
	return service, quit
}

func main() {
	adder, quit := startServer(func(a, b int) int { return a + b })
	const N = 100
	var reqs [N]Request
	for i := 0; i < N; i++ {
		req := &reqs[i]
		req.a = i
		req.b = i + N
		req.replyc = make(chan int)
		adder <- req
	}
	// checks:
	for i := N - 1; i >= 0; i-- { // doesn't matter what order
		if <-reqs[i].replyc != N+2*i {
			fmt.Println("fail at", i)
		} else {
			fmt.Println("Request ", i, " is ok!")
		}
	}
	quit <- true
	fmt.Println("done")
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55

练习 14.13 multiplex_server3.go:使用之前的例子,编写一个在Request结构上带有String()方法的版本,它能决定服务器如何输出;并使用以下两个请求来测试这个程序:

    req1 := &Request{3, 4, make(chan int)}
    req2 := &Request{150, 250, make(chan int)}
    ...
    // show the output
    fmt.Println(req1,"\n",req2)
1
2
3
4
5