14.10 复用

14.10.1 典型的客户端/服务器（C/S）模式

客户端-服务器应用正是 goroutines 和 channels 的亮点所在。

客户端 (Client) 可以是运行在任意设备上的任意程序，它会按需发送请求 (request) 至服务器。服务器 (Server) 接收到这个请求后开始相应的工作，然后再将响应 (response) 返回给客户端。典型情况下一般是多个客户端（即多个请求）对应一个（或少量）服务器。例如我们日常使用的浏览器客户端，其功能就是向服务器请求网页。而 Web 服务器则会向浏览器响应网页数据。

使用 Go 的服务器通常会在协程中执行向客户端的响应，故而会对每一个客户端请求启动一个协程。一个常用的操作方法是客户端请求自身中包含一个通道，而服务器则向这个通道发送响应。

例如下面这个 Request 结构，其中内嵌了一个 replyc 通道。

type Request struct {
    a, b      int    
    replyc    chan int // reply channel inside the Request
}

或者更通俗的：

type Reply struct{...}
type Request struct{
    arg1, arg2, arg3 some_type
    replyc chan *Reply
}

接下来先使用简单的形式,服务器会为每一个请求启动一个协程并在其中执行 run() 函数，此举会将类型为 binOp 的 op 操作返回的 int 值发送到 replyc 通道。

type binOp func(a, b int) int

func run(op binOp, req *Request) {
    req.replyc <- op(req.a, req.b)
}

server() 协程会无限循环以从 chan *Request 接收请求，并且为了避免被长时间操作所堵塞，它将为每一个请求启动一个协程来做具体的工作：

func server(op binOp, service chan *Request) {
    for {
        req := <-service; // requests arrive here  
        // start goroutine for request:        
        go run(op, req);  // don’t wait for op to complete    
    }
}

server() 本身则是以协程的方式在 startServer() 函数中启动：

func startServer(op binOp) chan *Request {
    reqChan := make(chan *Request);
    go server(op, reqChan);
    return reqChan;
}

startServer() 则会在 main 协程中被调用。

在以下测试例子中，100 个请求会被发送到服务器，只有它们全部被送达后我们才会按相反的顺序检查响应：

func main() {
    adder := startServer(func(a, b int) int { return a + b })
    const N = 100
    var reqs [N]Request
    for i := 0; i < N; i++ {
        req := &reqs[i]
        req.a = i
        req.b = i + N
        req.replyc = make(chan int)
        adder <- req  // adder is a channel of requests
    }
    // checks:
    for i := N - 1; i >= 0; i-- {
        // doesn’t matter what order
        if <-reqs[i].replyc != N+2*i {
            fmt.Println(“fail at”, i)
        } else {
            fmt.Println(“Request “, i, “is ok!”)
        }
    }
    fmt.Println(“done”)
}

这些代码可以在 multiplex_server.go 找到

输出：

Request 99 is ok!
Request 98 is ok!
...
Request 1 is ok!
Request 0 is ok!
done

这个程序仅启动了 100 个协程。然而即使执行 100,000 个协程我们也能在数秒内看到它完成。这说明了 Go 的协程是如何的轻量：如果我们启动相同数量的真实的线程，程序早就崩溃了。

示例： 14.14-multiplex_server.go

package main

import "fmt"

type Request struct {
	a, b   int
	replyc chan int // reply channel inside the Request
}

type binOp func(a, b int) int

func run(op binOp, req *Request) {
	req.replyc <- op(req.a, req.b)
}

func server(op binOp, service chan *Request) {
	for {
		req := <-service // requests arrive here
		// start goroutine for request:
		go run(op, req) // don't wait for op
	}
}

func startServer(op binOp) chan *Request {
	reqChan := make(chan *Request)
	go server(op, reqChan)
	return reqChan
}

func main() {
	adder := startServer(func(a, b int) int { return a + b })
	const N = 100
	var reqs [N]Request
	for i := 0; i < N; i++ {
		req := &reqs[i]
		req.a = i
		req.b = i + N
		req.replyc = make(chan int)
		adder <- req
	}
	// checks:
	for i := N - 1; i >= 0; i-- { // doesn't matter what order
		if <-reqs[i].replyc != N+2*i {
			fmt.Println("fail at", i)
		} else {
			fmt.Println("Request ", i, " is ok!")
		}
	}
	fmt.Println("done")
}

14.10.2 卸载 (Teardown)：通过信号通道关闭服务器

在上一个版本中 server() 在 main() 函数返回后并没有完全关闭，而被强制结束了。为了改进这一点，我们可以提供一个退出通道给 server() ：

func startServer(op binOp) (service chan *Request, quit chan bool) {
    service = make(chan *Request)
    quit = make(chan bool)
    go server(op, service, quit)
    return service, quit
}

server() 函数现在则使用 select 在 service 通道和 quit 通道之间做出选择：

func server(op binOp, service chan *request, quit chan bool) {
    for {
        select {
            case req := <-service:
                go run(op, req) 
            case <-quit:
                return   
        }
    }
}

当 quit 通道接收到一个 true 值时，server 就会返回并结束。

在 main() 函数中我们做出如下更改：

    adder, quit := startServer(func(a, b int) int { return a + b })

在 main() 函数的结尾处我们放入这一行：quit <- true

完整的代码在 multiplex_server2.go，输出和上一个版本是一样的。

示例： 14.15-multiplex_server2.go

package main

import "fmt"

type Request struct {
	a, b   int
	replyc chan int // reply channel inside the Request
}

type binOp func(a, b int) int

func run(op binOp, req *Request) {
	req.replyc <- op(req.a, req.b)
}

func server(op binOp, service chan *Request, quit chan bool) {
	for {
		select {
		case req := <-service:
			go run(op, req)
		case <-quit:
			return
		}
	}
}

func startServer(op binOp) (service chan *Request, quit chan bool) {
	service = make(chan *Request)
	quit = make(chan bool)
	go server(op, service, quit)
	return service, quit
}

func main() {
	adder, quit := startServer(func(a, b int) int { return a + b })
	const N = 100
	var reqs [N]Request
	for i := 0; i < N; i++ {
		req := &reqs[i]
		req.a = i
		req.b = i + N
		req.replyc = make(chan int)
		adder <- req
	}
	// checks:
	for i := N - 1; i >= 0; i-- { // doesn't matter what order
		if <-reqs[i].replyc != N+2*i {
			fmt.Println("fail at", i)
		} else {
			fmt.Println("Request ", i, " is ok!")
		}
	}
	quit <- true
	fmt.Println("done")
}

练习 14.13 multiplex_server3.go：使用之前的例子，编写一个在 Request 结构上带有 String() 方法的版本，它能决定服务器如何输出；并使用以下两个请求来测试这个程序：

    req1 := &Request{3, 4, make(chan int)}
    req2 := &Request{150, 250, make(chan int)}
    ...
    // show the output
    fmt.Println(req1,"\n",req2)

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Contributors: Mr.Fang