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go 语言中的线程池

article 2025/2/24 10:20:35

使用 goroutine 和 channel

Go 语言中并没有直接类似 Java 线程池的内建概念，但它提供了类似的功能，主要通过goroutine和channel来实现并发处理。你可以通过结合这两者来实现一个“线程池”的功能。

在 Go 中，goroutine是轻量级的线程，它由 Go 的调度器管理，可以非常容易地启动并发任务。而channel则用于在不同 goroutine 之间传递消息或同步操作。

要实现一个类似线程池的功能，你可以：

创建一个固定数量的 goroutine 来处理任务。
通过 channel 将任务传递给这些 goroutine。
使用一个 pool 来管理 goroutine 的生命周期。

以下是一个简单的例子，模拟一个固定大小的“线程池”：

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
)

type Task struct {
	ID int
}

type WorkerPool struct {
	tasks   chan Task
	workers int
	wg      sync.WaitGroup
}

func (wp *WorkerPool) Start() {
	for i := 0; i < wp.workers; i++ {
		go wp.worker(i)
	}
}

func (wp *WorkerPool) worker(workerID int) {
	defer wp.wg.Done()
	for task := range wp.tasks {
		// 处理任务
		fmt.Printf("Worker %d is processing task %d\n", workerID, task.ID)
	}
}

func (wp *WorkerPool) AddTask(task Task) {
	wp.tasks <- task
}

func (wp *WorkerPool) Close() {
	close(wp.tasks)
	wp.wg.Wait()
}

func main() {
	// 创建一个有 3 个 worker 的池
	pool := WorkerPool{
		tasks:   make(chan Task, 10),
		workers: 3,
	}

	// 启动 worker
	pool.Start()

	// 添加任务
	for i := 1; i <= 5; i++ {
		pool.AddTask(Task{ID: i})
	}

	// 关闭并等待所有任务完成
	pool.Close()
}

在这个例子中：

WorkerPool 类似于一个线程池，管理多个 worker goroutine。
AddTask 用于将任务添加到任务队列（channel）。
Start 启动 worker goroutine 来处理任务。
Close 用于关闭任务队列并等待所有任务完成。

通过这种方式，你可以控制并发数量，避免创建过多的 goroutine，也能有效地管理任务执行。

如果你想要更灵活的线程池实现，Go 社区中也有一些第三方库，比如 ants，它提供了一个成熟的线程池实现，支持高效的资源管理和任务调度。
除了直接通过 goroutine 和 channel 来实现类似线程池的功能，Go 语言还有一些其他方式可以实现类似于 Java 中的线程池概念。常见的方式包括：

使用 `sync.Pool`

sync.Pool 是 Go 提供的一个内存池机制，通常用于对象复用。虽然它本质上并不是一个线程池，但可以用它来创建一个类似的对象池，可以有效地复用已经处理完的 goroutine 或者任务对象，从而减少创建和销毁对象的开销。

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
)

type Task struct {
	ID int
}

func main() {
	var pool sync.Pool

	// 初始化 pool
	pool.New = func() interface{} {
		return &Task{}
	}

	// 从 pool 获取对象
	task := pool.Get().(*Task)
	task.ID = 1
	fmt.Printf("Processing task %d\n", task.ID)

	// 将对象归还给 pool
	pool.Put(task)
}

sync.Pool 主要用于复用对象，因此可以通过复用 Task 对象来减少垃圾回收的负担，但它并不提供真正的并发任务调度和执行的功能。因此，sync.Pool 更适合用来管理对象池，而不直接适用于线程池的实现。

使用第三方库（如 `ants`）

Go 社区提供了很多成熟的第三方库来帮助实现类似 Java 线程池的并发任务管理。一个常见的库是 ants，它实现了一个高效的 goroutine 池。

通过使用 ants，你可以实现任务的并发执行和资源池管理，提供了更多的功能和性能优化。

package main

import (
	"fmt"
	"github.com/panjf2000/ants/v2"
)

func main() {
	// 创建一个线程池，最多支持 10 个并发任务
	pool, _ := ants.NewPool(10)
	defer pool.Release()

	for i := 0; i < 20; i++ {
		task := i
		pool.Submit(func() {
			// 处理任务
			fmt.Printf("Processing task %d\n", task)
		})
	}
}

在这个例子中：

使用 ants.NewPool 创建一个大小为 10 的线程池，最多可以同时处理 10 个任务。
使用 pool.Submit 提交任务到线程池中。
任务由池中的工作 goroutine 执行。

ants 库提供了线程池的管理，包括池大小、任务调度和资源释放等功能，比直接使用 goroutine 和 channel 更加方便和高效。

通过自定义调度器管理 goroutine

另一种方式是自定义一个调度器，它可以限制同时运行的 goroutine 数量，避免系统资源被过度消耗。例如，使用一个调度器队列来管理任务的执行。

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)

type Task struct {
	ID int
}

type Scheduler struct {
	taskQueue chan Task
	wg        sync.WaitGroup
}

func NewScheduler(workerCount int) *Scheduler {
	return &Scheduler{
		taskQueue: make(chan Task),
	}
}

func (s *Scheduler) Start(workerCount int) {
	for i := 0; i < workerCount; i++ {
		go s.worker(i)
	}
}

func (s *Scheduler) worker(workerID int) {
	for task := range s.taskQueue {
		// 处理任务
		fmt.Printf("Worker %d is processing task %d\n", workerID, task.ID)
		time.Sleep(time.Second) // 模拟任务执行时间
		s.wg.Done()
	}
}

func (s *Scheduler) AddTask(task Task) {
	s.wg.Add(1)
	s.taskQueue <- task
}

func (s *Scheduler) Close() {
	close(s.taskQueue)
	s.wg.Wait()
}

func main() {
	scheduler := NewScheduler(3)
	scheduler.Start(3)

	// 提交任务
	for i := 1; i <= 10; i++ {
		scheduler.AddTask(Task{ID: i})
	}

	// 等待任务完成
	scheduler.Close()
}