Go言語における並行処理 - ユースケース編

はじめに

これは以下の記事の続きの記事。以下の2つではgoroutineとchannelについて説明したので、これらを使って具体的な並行処理のユースケースを書いてみる。

goroutineによる並行処理がすべて終わるまで待つ

処理を複数のgoroutineで並行で実行したい、というのはよくある例。起動したgoroutineがすべて終わるまで待ちたいときには、以下のようにsync.WaitGroupを使う。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    for i := 1; i <= 20; i++ {
        wg.Add(1) // カウンターをインクリメントする
        go func(i int) {
            fmt.Printf("i = %02d, fibonacci = %04d\n", i, fibonacci(i))
            defer wg.Done() // 処理が終わったのでカウンターをデクリメントする
        }(i)
    }
    wg.Wait() // カウンターが0になるまで待つ
    fmt.Println("Done")
}

func fibonacci(n int) int {
    if n <= 1 {
        return n
    }
    return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)
}

goroutineで並行処理する数に上限を設けたい

よくある要件として「同時に実行する数を制限したい」があるが、この場合はセマフォというパターンで実装する。具体的には、Goであればchannelにバッファが付けられるので、このバッファの数で同時実行数を制限できる。

package main

import (
    "flag"
    "fmt"
    "io/ioutil"
    "net/http"
    "regexp"
    "sync"
    "time"
)

var (
    concurrency = flag.Int("c", 1, "num of concurrency")
)

func main() {
    flag.Parse()
    semaphore := make(chan struct{}, *concurrency) // 同時実行数
    var wg sync.WaitGroup
    urls := []string{
        "https://journal.lampetty.net/entry/what-i-like-about-heroku",
        "https://journal.lampetty.net/entry/e2e-test-with-agouti-in-go",
        "https://journal.lampetty.net/entry/heroku-custom-clock-processes",
        "https://journal.lampetty.net/entry/mac-settings-on-sierra",
        "https://journal.lampetty.net/entry/mysqldump-option-where",
        "https://journal.lampetty.net/entry/introducing-lekcije",
        "https://journal.lampetty.net/entry/intellij-shortcuts-for-reading-source-code",
        "https://journal.lampetty.net/entry/introducing-dead-mans-snitch",
        "https://journal.lampetty.net/entry/concurrency-in-go-channels",
        "https://journal.lampetty.net/entry/concurrency-in-go-goroutines",
        "https://journal.lampetty.net/entry/cancel-and-timeout-with-context-in-go",
        "https://journal.lampetty.net/entry/gcp-cloud-pubsub-memo",
        "https://journal.lampetty.net/entry/oauth2-client-handson-in-go-authorization-code-grant",
        "https://journal.lampetty.net/entry/satisfying-a-large-interface-quickly-in-go",
    }
    for _, u := range urls {
        wg.Add(1)
        u := u
        go func() {
            defer wg.Done()
            fetch(semaphore, u)
        }()
    }
    wg.Wait()
}

var r = regexp.MustCompile(`<title>(.*)</title>`)

func fetch(semaphore chan struct{}, url string) {
    semaphore <- struct{}{}
    defer func() {
        <-semaphore
    }()
    time.Sleep(3 * time.Second)
    resp, err := http.Get(url)
    if err != nil {
        fmt.Printf("err = %v\n", err)
        return
    }
    defer func() { _ = resp.Body.Close() }()

    bytes, err := ioutil.ReadAll(resp.Body)
    if err != nil {
        fmt.Printf("err = %v\n", err)
        return
    }
    body := string(bytes)
    if group := r.FindStringSubmatch(body); len(group) > 0 {
        fmt.Printf("%v\n", group[1])
    }
}

上記のプログラムはURLのリストからhttp.Getしてtitleだけを表示するプログラムである。ここではsemaphoreというバッファ付きのchannelを使って、以下のように同時実行数を制限できるようにしている。

mainの中でsemaphoreを生成
fetch関数にsemaphoreを渡す
fetchの内部で、処理を実行する前にsemaphoreにデータを入れて、処理が終わったらdeferでsemaphoreからデータを取り出している。これによりchannelのバッファを超える場合は処理がブロックされるようになる

以下のように実行時に-c 3と指定することで、同時にhttp.Getする数が3つに制限されてコンソールに出力される数が3行ずつになるはず。

$ go run semaphore.go -c 3

Herokuの好きなところ - oinume journal
Better Heroku Schedulerを探したらCustom clock processesにたどり着いた - oinume journal
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...

バックグラウンドで一定の間隔で処理を行いたい

これはtime.Tickerとselectを使うことで簡単に実装できる。以下は1秒ごとにdoSomethingを呼び出すプログラム。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    ticker := time.NewTicker(time.Second)
    defer ticker.Stop()
    for i := 0; i < 10; i++ {
        select {
        case <-ticker.C:
            doSomething(i)
        }
    }
}

func doSomething(v int) {
    fmt.Printf("%d\n", v)
}

まとめ

ユースケースについては探せばもっとありそうだけど、よくありそうな並行処理の実装パターン3つを紹介した。何かのためになれば幸いです。

Go言語による並行処理

作者:Katherine Cox-Buday
出版社/メーカー: オライリージャパン
発売日: 2018/10/26
メディア: 単行本（ソフトカバー）

はじめに

goroutineによる並行処理がすべて終わるまで待つ

goroutineで並行処理する数に上限を設けたい

バックグラウンドで一定の間隔で処理を行いたい

まとめ

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