33. 如何手动实现一个协程池？

Hi，大家好，我是明哥。

在自己学习 Golang 的这段时间里，我写了详细的学习笔记放在我的个人微信公众号 《Go编程时光》，对于 Go 语言，我也算是个初学者，因此写的东西应该会比较适合刚接触的同学，如果你也是刚学习 Go 语言，不防关注一下，一起学习，一起成长。

我的在线博客： http://golang.iswbm.com

我的 Github：github.com/iswbm/GolangCodingTime

在 Golang 中要创建一个协程是一件无比简单的事情，你只要定义一个函数，并使用 go 关键字去执行它就行了。

如果你接触过其他语言，会发现你在使用使用线程时，为了减少线程频繁创建销毁还来的开销，通常我们会使用线程池来复用线程。

池化技术就是利用复用来提升性能的，那在 Golang 中需要协程池吗？

在 Golang 中，goroutine 是一个轻量级的线程，他的创建、调度都是在用户态进行，并不需要进入内核，这意味着创建销毁协程带来的开销是非常小的。

因此，我认为大多数情况下，开发人员是不太需要使用协程池的。

但也不排除有某些场景下是需要这样做，因为我还没有遇到就不说了。

抛开 是否必要 这个问题，单纯从技术的角度来看，我们可以怎样实现一个通用的协程池呢？

下面就来一起学习一下我的写法

首先定义一个协程池（Pool）结构体，包含两个属性，都是 chan 类型的。

一个是 work，用于接收 task 任务

一个是 sem，用于设置协程池大小，即可同时执行的协程数量

type Pool struct {
    work chan func()   // 任务
    sem  chan struct{} // 数量
}

然后定义一个 New 函数，用于创建一个协程池对象，有一个细节需要注意

work 是一个无缓冲通道

而 sem 是一个缓冲通道，size 大小即为协程池大小

func New(size int) *Pool {
    return &Pool{
        work: make(chan func()),
        sem:  make(chan struct{}, size),
    }
}

最后给协程池对象绑定两个函数

1、 NewTask ：往协程池中添加任务

当第一次调用 NewTask 添加任务的时候，由于 work 是无缓冲通道，所以会一定会走第二个 case 的分支：使用 go worker 开启一个协程。

func (p *Pool) NewTask(task func()) { 
    select {
        case p.work <- task:
        case p.sem <- struct{}{}:
            go p.worker(task)
    }
}

2、 worker ：用于执行任务

为了能够实现协程的复用，这个使用了 for 无限循环，使这个协程在执行完任务后，也不退出，而是一直在接收新的任务。

func (p *Pool) worker(task func()) { 
    defer func() { <-p.sem }()
    for {
        task()
        task = <-p.work
    }
}

这两个函数是协程池实现的关键函数，里面的逻辑很值得推敲：

1、如果设定的协程池数大于 2，此时第二次传入往 NewTask 传入task，select case 的时候，如果第一个协程还在运行中，就一定会走第二个case，重新创建一个协程执行task

2、如果传入的任务数大于设定的协程池数，并且此时所有的任务都还在运行中，那此时再调用 NewTask 传入 task ，这两个 case 都不会命中，会一直阻塞直到有任务执行完成，worker 函数里的 work 通道才能接收到新的任务，继续执行。

以上便是协程池的实现过程。

使用它也很简单，看下面的代码你就明白了

func main()  {
    pool := New(128)
    pool.NewTask(func(){
        fmt.Println("run task")
    })
}

为了让你看到效果，我设置协程池数为 2，开启四个任务，都是 sleep 2 秒后，打印当前时间。

func main()  {
    pool := New(2)

    for i := 1; i <5; i++{
        pool.NewTask(func(){
            time.Sleep(2 * time.Second)
            fmt.Println(time.Now())
        })
    }
    
    // 保证所有的协程都执行完毕
    time.Sleep(5 * time.Second)
}

执行结果如下，可以看到总共 4 个任务，由于协程池大小为 2，所以 4 个任务分两批执行（从打印的时间可以看出）

2020-05-24 23:18:02.014487 +0800 CST m=+2.005207182
2020-05-24 23:18:02.014524 +0800 CST m=+2.005243650
2020-05-24 23:18:04.019755 +0800 CST m=+4.010435443
2020-05-24 23:18:04.019819 +0800 CST m=+4.010499440