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Go 语言的 goroutine 池


英文 | 中文

📖 简介

ants是一个高性能的 goroutine 池，实现了对大规模 goroutine 的调度管理、goroutine 复用，允许使用者在开发并发程序的时候限制 goroutine 数量，复用资源，达到更高效执行任务的效果。

🚀 功能：

  • 自动调度海量的 goroutines，复用 goroutines
  • 定期清理过期的 goroutines，进一步节省资源
  • 提供了大量有用的接口：任务提交、获取运行中的 goroutine 数量、动态调整 Pool 大小、释放 Pool、重启 Pool
  • 优雅处理 panic，防止程序崩溃
  • 资源复用，极大节省内存使用量；在大规模批量并发任务场景下比原生 goroutine 并发具有更高的性能
  • 非阻塞机制

💡 ants 是如何运行的

流程图

ants-flowchart-cn

动态图

🧰 安装

使用 ants v1 版本:

go get -u github.com/panjf2000/ants

使用 ants v2 版本 (开启 GO111MODULE=on):

go get -u github.com/panjf2000/ants/v2

🛠 使用

写 go 并发程序的时候如果程序会启动大量的 goroutine ，势必会消耗大量的系统资源（内存，CPU），通过使用 ants，可以实例化一个 goroutine 池，复用 goroutine ，节省资源，提升性能：

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
	"sync/atomic"
	"time"

	"github.com/panjf2000/ants/v2"
)

var sum int32

func myFunc(i interface{}) {
	n := i.(int32)
	atomic.AddInt32(&sum, n)
	fmt.Printf("run with %d\n", n)
}

func demoFunc() {
	time.Sleep(10 * time.Millisecond)
	fmt.Println("Hello World!")
}

func main() {
	defer ants.Release()

	runTimes := 1000

	// Use the common pool.
	var wg sync.WaitGroup
	syncCalculateSum := func() {
		demoFunc()
		wg.Done()
	}
	for i := 0; i < runTimes; i++ {
		wg.Add(1)
		_ = ants.Submit(syncCalculateSum)
	}
	wg.Wait()
	fmt.Printf("running goroutines: %d\n", ants.Running())
	fmt.Printf("finish all tasks.\n")

	// Use the pool with a function,
	// set 10 to the capacity of goroutine pool and 1 second for expired duration.
	p, _ := ants.NewPoolWithFunc(10, func(i interface{}) {
		myFunc(i)
		wg.Done()
	})
	defer p.Release()
	// Submit tasks one by one.
	for i := 0; i < runTimes; i++ {
		wg.Add(1)
		_ = p.Invoke(int32(i))
	}
	wg.Wait()
	fmt.Printf("running goroutines: %d\n", p.Running())
	fmt.Printf("finish all tasks, result is %d\n", sum)
	if sum != 499500 {
		panic("the final result is wrong!!!")
	}

	// Use the MultiPool and set the capacity of the 10 goroutine pools to unlimited.
	// If you use -1 as the pool size parameter, the size will be unlimited.
	// There are two load-balancing algorithms for pools: ants.RoundRobin and ants.LeastTasks.
	mp, _ := ants.NewMultiPool(10, -1, ants.RoundRobin)
	defer mp.ReleaseTimeout(5 * time.Second)
	for i := 0; i < runTimes; i++ {
		wg.Add(1)
		_ = mp.Submit(syncCalculateSum)
	}
	wg.Wait()
	fmt.Printf("running goroutines: %d\n", mp.Running())
	fmt.Printf("finish all tasks.\n")

	// Use the MultiPoolFunc and set the capacity of 10 goroutine pools to (runTimes/10).
	mpf, _ := ants.NewMultiPoolWithFunc(10, runTimes/10, func(i interface{}) {
		myFunc(i)
		wg.Done()
	}, ants.LeastTasks)
	defer mpf.ReleaseTimeout(5 * time.Second)
	for i := 0; i < runTimes; i++ {
		wg.Add(1)
		_ = mpf.Invoke(int32(i))
	}
	wg.Wait()
	fmt.Printf("running goroutines: %d\n", mpf.Running())
	fmt.Printf("finish all tasks, result is %d\n", sum)
	if sum != 499500*2 {
		panic("the final result is wrong!!!")
	}
}

Pool 配置

// Option represents the optional function.
type Option func(opts *Options)

// Options contains all options which will be applied when instantiating a ants pool.
type Options struct {
	// ExpiryDuration is a period for the scavenger goroutine to clean up those expired workers,
	// the scavenger scans all workers every `ExpiryDuration` and clean up those workers that haven't been
	// used for more than `ExpiryDuration`.
	ExpiryDuration time.Duration

	// PreAlloc indicates whether to make memory pre-allocation when initializing Pool.
	PreAlloc bool

	// Max number of goroutine blocking on pool.Submit.
	// 0 (default value) means no such limit.
	MaxBlockingTasks int

	// When Nonblocking is true, Pool.Submit will never be blocked.
	// ErrPoolOverload will be returned when Pool.Submit cannot be done at once.
	// When Nonblocking is true, MaxBlockingTasks is inoperative.
	Nonblocking bool

	// PanicHandler is used to handle panics from each worker goroutine.
	// if nil, panics will be thrown out again from worker goroutines.
	PanicHandler func(interface{})

	// Logger is the customized logger for logging info, if it is not set,
	// default standard logger from log package is used.
	Logger Logger
}

// WithOptions accepts the whole options config.
func WithOptions(options Options) Option {
	return func(opts *Options) {
		*opts = options
	}
}

// WithExpiryDuration sets up the interval time of cleaning up goroutines.
func WithExpiryDuration(expiryDuration time.Duration) Option {
	return func(opts *Options) {
		opts.ExpiryDuration = expiryDuration
	}
}

// WithPreAlloc indicates whether it should malloc for workers.
func WithPreAlloc(preAlloc bool) Option {
	return func(opts *Options) {
		opts.PreAlloc = preAlloc
	}
}

// WithMaxBlockingTasks sets up the maximum number of goroutines that are blocked when it reaches the capacity of pool.
func WithMaxBlockingTasks(maxBlockingTasks int) Option {
	return func(opts *Options) {
		opts.MaxBlockingTasks = maxBlockingTasks
	}
}

// WithNonblocking indicates that pool will return nil when there is no available workers.
func WithNonblocking(nonblocking bool) Option {
	return func(opts *Options) {
		opts.Nonblocking = nonblocking
	}
}

// WithPanicHandler sets up panic handler.
func WithPanicHandler(panicHandler func(interface{})) Option {
	return func(opts *Options) {
		opts.PanicHandler = panicHandler
	}
}

// WithLogger sets up a customized logger.
func WithLogger(logger Logger) Option {
	return func(opts *Options) {
		opts.Logger = logger
	}
}

通过在调用NewPool/NewPoolWithFunc之时使用各种 optional function，可以设置ants.Options中各个配置项的值，然后用它来定制化 goroutine pool.

自定义池

ants支持实例化使用者自己的一个 Pool ，指定具体的池容量；通过调用 NewPool 方法可以实例化一个新的带有指定容量的 Pool ，如下：

p, _ := ants.NewPool(10000)

任务提交

提交任务通过调用 ants.Submit(func())方法：

ants.Submit(func(){})

动态调整 goroutine 池容量

需要动态调整 goroutine 池容量可以通过调用Tune(int)：

pool.Tune(1000) // Tune its capacity to 1000
pool.Tune(100000) // Tune its capacity to 100000

该方法是线程安全的。

预先分配 goroutine 队列内存

ants允许你预先把整个池的容量分配内存， 这个功能可以在某些特定的场景下提高 goroutine 池的性能。比如， 有一个场景需要一个超大容量的池，而且每个 goroutine 里面的任务都是耗时任务，这种情况下，预先分配 goroutine 队列内存将会减少不必要的内存重新分配。

// ants will pre-malloc the whole capacity of pool when you invoke this function
p, _ := ants.NewPool(100000, ants.WithPreAlloc(true))

释放 Pool

pool.Release()

重启 Pool

// 只要调用 Reboot() 方法，就可以重新激活一个之前已经被销毁掉的池，并且投入使用。
pool.Reboot()

⚙️ 关于任务执行顺序

ants 并不保证提交的任务被执行的顺序，执行的顺序也不是和提交的顺序保持一致，因为在 ants 是并发地处理所有提交的任务，提交的任务会被分派到正在并发运行的 workers 上去，因此那些任务将会被并发且无序地被执行。

👏 贡献者

请在提 PR 之前仔细阅读 Contributing Guidelines，感谢那些为 ants 贡献过代码的开发者！

📄 证书

ants 的源码允许用户在遵循 MIT 开源证书 规则的前提下使用。

📚 相关文章

🖥 用户案例

商业公司

以下公司/组织在生产环境上使用了 ants。

                          

开源软件

这些开源项目借助 ants 进行并发编程。

  • gnet: gnet 是一个高性能、轻量级、非阻塞的事件驱动 Go 网络框架。
  • milvus: 一个高度灵活、可靠且速度极快的云原生开源向量数据库。
  • nps: 一款轻量级、高性能、功能强大的内网穿透代理服务器。
  • siyuan: 思源笔记是一款本地优先的个人知识管理系统，支持完全离线使用，同时也支持端到端加密同步。
  • osmedeus: A Workflow Engine for Offensive Security.
  • jitsu: An open-source Segment alternative. Fully-scriptable data ingestion engine for modern data teams. Set-up a real-time data pipeline in minutes, not days.
  • triangula: Generate high-quality triangulated and polygonal art from images.
  • teler: Real-time HTTP Intrusion Detection.
  • bsc: A Binance Smart Chain client based on the go-ethereum fork.
  • jaeles: The Swiss Army knife for automated Web Application Testing.
  • devlake: The open-source dev data platform & dashboard for your DevOps tools.
  • matrixone: MatrixOne 是一款面向未来的超融合异构云原生数据库，通过超融合数据引擎支持事务/分析/流处理等混合工作负载，通过异构云原生架构支持跨机房协同/多地协同/云边协同。简化开发运维，消简数据碎片，打破数据的系统、位置和创新边界。
  • bk-bcs: 蓝鲸容器管理平台（Blueking Container Service）定位于打造云原生技术和业务实际应用场景之间的桥梁；聚焦于复杂应用场景的容器化部署技术方案的研发、整合和产品化；致力于为游戏等复杂应用提供一站式、低门槛的容器编排和服务治理服务。
  • trueblocks-core: TrueBlocks improves access to blockchain data for any EVM-compatible chain (particularly Ethereum mainnet) while remaining entirely local.
  • openGemini: openGemini 是华为云开源的一款云原生分布式时序数据库，可广泛应用于物联网、车联网、运维监控、工业互联网等业务场景，具备卓越的读写性能和高效的数据分析能力，采用类SQL查询语言，无第三方软件依赖、安装简单、部署灵活、运维便捷。
  • AdGuardDNS: AdGuard DNS is an alternative solution for tracker blocking, privacy protection, and parental control.
  • WatchAD2.0: WatchAD2.0 是 360 信息安全中心开发的一款针对域安全的日志分析与监控系统，它可以收集所有域控上的事件日志、网络流量，通过特征匹配、协议分析、历史行为、敏感操作和蜜罐账户等方式来检测各种已知与未知威胁，功能覆盖了大部分目前的常见内网域渗透手法。
  • vanus: Vanus is a Serverless, event streaming system with processing capabilities. It easily connects SaaS, Cloud Services, and Databases to help users build next-gen Event-driven Applications.
  • trpc-go: 一个 Go 实现的可插拔的高性能 RPC 框架。
  • motan-go: 一套高性能、易于使用的分布式远程服务调用(RPC)框架。motan-go 是 motan 的 Go 语言实现。

所有案例:

如果你的项目也在使用 ants，欢迎给我提 Pull Request 来更新这份用户案例列表。

🔋 JetBrains 开源证书支持

ants 项目一直以来都是在 JetBrains 公司旗下的 GoLand 集成开发环境中进行开发，基于 free JetBrains Open Source license(s) 正版免费授权，在此表达我的谢意。

💰 支持

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