golang 协作式调度

用Golang实现协作式调度

什么是协作式调度

在多线程编程中，调度器（Scheduler）的任务是按照一定策略将CPU时间分配给多个线程，这样就可以实现并行执行。而在协作式调度中，线程不是被调度器强制剥夺CPU时间，而是根据某种规则自愿地放弃CPU时间。这种规则可以是线程之间的协商或者是线程执行完毕后主动让出CPU。在Golang中，协作式调度是通过goroutine以及基于通道的通信实现的。

goroutine的基本概念

goroutine是Golang中一种非常轻量级的线程实现，可以在一个程序内创建上千个甚至上万个goroutine，并且相比于传统的线程，goroutine的创建和销毁开销非常低，因此开发者可以更加自由地使用并发来处理复杂的业务逻辑。

基于通道的通信

Golang中，goroutine之间的通信是通过通道（channel）实现的。通道是一种用于传输数据的数据结构，可以在不同的goroutine之间安全地发送和接收数据。

通过协作实现多个goroutine之间的调度

在Golang中，通过协作实现不同goroutine之间的调度是非常简单直接的。Golang内部的调度器会自动管理大量的goroutine，按照一定的策略进行调度。当一个goroutine遇到阻塞操作（例如读取通道、同步等待）时，调度器会自动切换到另一个可执行的goroutine上，这样就充分利用了CPU资源，同时避免了资源竞争和死锁的问题。

实例：使用协作式调度实现并发爬虫

假设我们要编写一个爬虫程序，从给定的URL列表中爬取数据并保存到本地。我们可以使用协作式调度实现一个高效的并发爬虫。

```go func crawl(url string, ch chan<- string, wg *sync.WaitGroup) { defer wg.Done() // 发送HTTP请求，获取响应内容 resp, err := http.Get(url) if err != nil { log.Fatalf("failed to crawl %s: %v", url, err) } defer resp.Body.Close() // 解析响应内容 body, err := ioutil.ReadAll(resp.Body) if err != nil { log.Fatalf("failed to read response body: %v", err) } // 保存到本地 filename := fmt.Sprintf("%s.html", strings.ReplaceAll(url, "/", "-")) err = ioutil.WriteFile(filename, body, 0644) if err != nil { log.Fatalf("failed to save response body: %v", err) } ch <- url } func main() { urls := []string{ "https://www.example.com/page1", "https://www.example.com/page2", "https://www.example.com/page3", } var wg sync.WaitGroup ch := make(chan string) for _, url := range urls { wg.Add(1) go crawl(url, ch, &wg) } go func() { wg.Wait() close(ch) }() for url := range ch { fmt.Printf("crawled: %s\n", url) } } ``` 在上述代码中，我们定义了一个`crawl`函数，用于实际爬取指定URL并保存到本地。然后，在`main`函数中，我们创建了一个等待组（`sync.WaitGroup`）以及一个通道（`chan`），分别用于等待所有爬虫任务完成和接收爬虫任务的结果。之后，我们使用`goroutine`来执行爬虫任务，爬取指定的URL，并将结果发送到通道中。最后，我们通过循环从通道中接收爬虫结果，并打印出来。

总结

Golang的协作式调度通过goroutine和基于通道的通信机制，实现了高效、安全且易用的并发编程模型。开发者可以通过简单的语法和调度器的自动管理，充分利用CPU资源，以提高程序的响应速度和性能。