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Go 语言中使用 Future/Promise 编程模式

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juniway
2017.12.27 23:44* 字数 688

现如今,应用执行时最普遍存在的瓶颈就是网络请求了。网络请求只要几毫秒,但是等到返回却要百倍的时间。所以,如果你执行多个网络请求,让他们都并行执行就是减少延迟最好的选择了。Future/Promise 就是实现这一目的的手段之一。

一个 Future 就是说“将来”你需要某些东西(一般就是一个网络请求的结果),但是你现在就要发起这样的请求,并且这个请求会异步执行。或者换一个说法,你需要在后台执行一个异步请求。

Future/Promise 模式在多种语言都有对应的实现。最典型的 C++11 标准库中就提供了 future/promise,另外,再比如 ES2015 就有 Promise 和 async-await,Scala 也内置了 Future。

最后,虽然 Go 语言没有提供 future/promise 原语,但是我们可以使用 goroutine 和 channel 来实现类似的功能。下面给出一个简单的实现。

// RequestFuture, http request promise.
func RequestFuture(url string) <-chan []byte {
    c := make(chan []byte, 1)
    go func() {
        var body []byte
        defer func() {
            c <- body
        }()

        res, err := http.Get(url)
        if err != nil {
            return
        }
        defer res.Body.Close()

        body, _ = ioutil.ReadAll(res.Body)
    }()

    return c
}

func main() {
    future := RequestFuture("https://api.github.com/users/octocat/orgs")
    body := <-future
    log.Printf("reponse length: %d", len(body))
}

RequestFuture 方法立刻返回一个channel,这个时候 http 请求还在一个 goroutine 后台异步运行。main 方法可以继续执行其他的代码,比如触发其他的 Future 等。当需要结果的时候,我们需要从 channel 里读取结果。如果 http 请求还没有返回的话就会阻塞当前的 goroutine,直到结果返回。

然而,以上的方法还有一点局限。错误无法返回。在上面的例子里,如果 http 请求出现错误的话,body 的值会是 nil/empty。但是,由于 channel 只能返回一个值,你需要创建一个单独的 struct 来包装两个返回的结果。

修改以后的结果:

// RequestFutureV2 return value and error
func RequestFutureV2(url string) func() ([]byte, error) {
    var body []byte
    var err error

    c := make(chan struct{}, 1)
    go func() {
        defer close(c)

        var res *http.Response
        res, err = http.Get(url)
        if err != nil {
            return
        }

        defer res.Body.Close()
        body, err = ioutil.ReadAll(res.Body)
    }()

    return func() ([]byte, error) {
        <-c
        return body, err
    }
}

这个方法返回了两个结果,解决了第一个方法的局限性问题。使用的时候是这样的:

func main() {
    futureV2 := RequestFutureV2("https://api.github.com/users/octocat/orgs")

    // not block
    log.Printf("V2 is this locked again")

    bodyV2, err := futureV2() // block
    if err == nil {
        log.Printf("V2 response length %d\n", len(bodyV2))
    } else {
        log.Printf("V2 error is %v\n", err)
    }
}

上面的修改带来的好处就是 futureV2() 方法的调用可以是多次的。并且都可以返回同样的结果。

但是,如果你想用这个方法实现很多不同的异步功能,你需要写很多的额外的代码。我们可以写一个util 方法来克服这个困难。

// Future boilerplate method
func Future(f func() (interface{}, error)) func() (interface{}, error) {
    var result interface{}
    var err error

    c := make(chan struct{}, 1)
    go func() {
        defer close(c)
        result, err = f()
    }()

    return func() (interface{}, error) {
        <-c
        return result, err
    }
}

调用 Future 方法的时候会执行房里的很多 channel 方面的小技巧。为了能够达到通用的目的,这里可以使用一个从 []byte->interface{}->[]byte 的类型转换。如果出现错的话会引发一个运行时的 panic。

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