Go 中的扇入扇出并发模式：综合指南

⚠️ 这个系列如何进行？

1。运行每个示例：不要只阅读代码。输入它，运行它，然后观察其行为。
2。实验和打破常规： 删除睡眠并看看会发生什么，更改通道缓冲区大小，修改 goroutine 计数。
打破东西会教你它们是如何工作的
3。关于行为的原因： 在运行修改后的代码之前，尝试预测结果。当您看到意外行为时，请停下来思考原因。挑战解释。
4。建立心理模型：每个可视化代表一个概念。尝试为修改后的代码绘制自己的图表。

在上一篇文章中，我们探讨了管道并发模式，这是 扇入 和 扇出 并发模式的构建块。您可以在这里阅读：

Go 中的管道并发模式：综合视觉指南

Souvik Kar Mahapatra ・ 2024 年 12 月 29 日

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在这篇文章中，我们将介绍扇入和扇出模式，并尝试将它们可视化。因此，让我们做好准备，因为我们将亲手完成整个过程。

管道模式的演变

扇入扇出模式是管道模式的自然演变。虽然管道通过阶段顺序处理数据，但扇入扇出引入了并行处理功能。让我们想象一下这种演变是如何发生的：

扇入扇出模式

想象一下繁忙时段的餐厅厨房。当订单进来时，多名厨师同时处理不同的菜肴（扇出）。当他们完成菜肴后，他们会聚集在服务柜台（扇入）。

了解扇出

扇出是将工作分配给多个 goroutine 来并行处理数据。可以将其视为将一项大任务分成可以同时完成的较小部分。这是一个简单的例子：

func fanOut(input 

<h3>
  
  
  了解扇入
</h3>

<p>扇入与扇出相反 - 它将多个输入通道合并为一个通道。它就像一个漏斗，将所有工作人员的结果收集到一个流中。以下是我们的实现方式：<br>
</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">func fanIn(inputs ...


<p>让我们用一个并行处理数字的完整示例将它们放在一起：<br>
</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">func main() {
    // Create our input channel
    input := make(chan int)

    // Start sending numbers
    go func() {
        defer close(input)
        for i := 1; i 

<h2>
  
  
  为什么要使用扇入扇出模式？
</h2>

<p><strong>最佳资源利用</strong></p>

<p>该模式自然地在可用资源之间分配工作，这可以防止资源闲置，从而最大限度地提高吞吐量。<br>
</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">// Worker pool size adapts to system resources
numWorkers := runtime.NumCPU()
if numWorkers > maxWorkers {
    numWorkers = maxWorkers // Prevent over-allocation
}

通过并行化提高性能

• 在顺序方法中，任务被一个接一个地处理，从而形成线性执行时间。如果每个任务需要 1 秒，那么处理 4 个任务需要 4 秒。
• 这种并行处理将总执行时间减少到大约（总任务/工作人员数量）开销。在我们的示例中，有 4 个工作人员，我们在大约 1.2 秒而不是 4 秒内处理所有任务。

func fanOut(tasks []Task) {
    numWorkers := runtime.NumCPU() // Utilize all available CPU cores
    workers := make([]

<h2>
  
  
  现实世界的用例
</h2>

<p><strong>图像处理管道</strong></p>

<p>这就像我们的管道模式帖子的升级，我们需要更快地处理，并且每个进程都有专用的 go 例程：</p><p><img src="https://img.php.cn/upload/article/000/000/000/173625991579012.png" alt="Go 中的扇入扇出并发模式：综合指南 processing pipeline with fan in and fan out pattern" loading="lazy"    style="max-width:90%"  style="max-width:90%"></p>

<p><strong>网络抓取管道</strong><br>
网页抓取是扇入扇出的另一个完美用例。</p>

<p><img src="https://img.php.cn/upload/article/000/000/000/173625991836275.png" alt="Web scraping is another perfect use case for fan-in fan-out" loading="lazy"    style="max-width:90%"  style="max-width:90%"></p>

<p>扇入扇出模式在这些场景中确实很出色，因为它：</p>

• 通过 Go 的通道机制自动管理并发
• 当处理速度慢于摄取时提供自然背压
• 允许通过调整工人数量来轻松扩展
• 通过隔离错误处理保持系统弹性

错误处理原则

快速失败：在管道的早期检测并处理错误

尝试在管道开始之前或开始时执行各种验证，以确保它不会失败，因为它可以防止将资源浪费在稍后会失败的无效工作上。这在扇入扇出模式中尤其重要，因为无效数据可能会阻塞工作人员或浪费并行处理能力。

但这并不是一个硬性规则，很大程度上取决于业务逻辑。以下是我们如何在现实世界的示例中实现它：

func fanOut(input 


<p>和<br>
</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">func fanIn(inputs ...


<p>注意！一个工人犯错误，另一个工人不会停止，他们继续处理，这给我们带来了第二个原则</p>
<h3>
  
  
  隔离故障：一名员工的错误不应影响其他员工
</h3>

<p>在并行处理系统中，一项糟糕的任务不应导致整个系统崩溃。每个工人都应该是独立的。<br>
</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">func main() {
    // Create our input channel
    input := make(chan int)

    // Start sending numbers
    go func() {
        defer close(input)
        for i := 1; i 

<h4>
  
  
  资源清理：正确清理错误
</h4>

<p>并行处理中的资源泄漏可能会迅速升级为系统范围的问题。适当的清理至关重要。</p>

<hr>

<p>我们对扇入和扇出模式的深入研究到此结束！接下来，我们将探讨<strong>工作池并发模式</strong>，我们在这篇文章中有所了解。就像我说的，我们正在逐步清除依赖关系，然后再进行下一个。</p>

<p>如果您发现这篇文章有帮助，有任何疑问，或者想分享您自己的这种模式的经验 - 我很乐意在下面的评论中听到您的意见。您的见解和问题有助于使这些解释对每个人来说都更好。</p>

<p>如果您错过了 Golang 的 goroutine 和通道的视觉指南，请在此处查看：</p>


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      <img src="https://img.php.cn/upload/article/000/000/000/173625990185651.png" alt="Go 中的扇入扇出并发模式：综合指南" loading="lazy">
    </div>
<div>
      <h2>理解和可视化 Golang 中的 Goroutines 和 Channel</h2>
      <h3>Souvik Kar Mahapatra ・ 2024 年 12 月 20 日</h3>
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<p>请继续关注更多 Go 并发模式！ ？</p>

<p><img src="https://img.php.cn/upload/article/000/000/000/173625992371812.gif" alt="Go 中的扇入扇出并发模式：综合指南" loading="lazy"    style="max-width:90%"  style="max-width:90%"></p>


          

            
  

            
        

以上是Go 中的扇入扇出并发模式：综合指南的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！