什麼?無限緩衝的佇列(二)?

chanx

上篇文章我們提到，當我們建立一個有緩衝的通道並指定了容量，那麼在這個通道的生命週期內，我們將再也無法改變它的容量。由此引發了關於無限快取的 channel 話題討論。
我們分析了一個實現無限緩衝的程式碼。最後，我們也提到了它還可以繼續優化的點。

鳥窩的 chanx 正是基於此方案改造而成的，我們來看看他倆的不同之處。

上篇文章說過，所謂的無限緩衝，無非是藉助一箇中間層的資料結構，暫存臨時資料。

在 chanx 中，結構是這樣的:

type UnboundedChan struct {
    In     chan<- T    // channel for write
    Out    <-chan T    // channel for read
    buffer *RingBuffer // buffer
}

in 和 out 的職責在上篇文章已經說明，這裡的 buffer 就是我們所謂的中間臨時儲存層。其中的 RingBuffer 結構我們後面再說。

func NewUnboundedChan(initCapacity int) UnboundedChan {
    return NewUnboundedChanSize(initCapacity, initCapacity, initCapacity)
}

func NewUnboundedChanSize(initInCapacity, initOutCapacity, initBufCapacity int) UnboundedChan {
    in := make(chan T, initInCapacity)
    out := make(chan T, initOutCapacity)
    ch := UnboundedChan{In: in, Out: out, buffer: NewRingBuffer(initBufCapacity)}

    go process(in, out, ch)

    return ch
}

它提供了兩個初始化 UnboundedChan 的方法，從程式碼中我們可以明顯的看出,NewUnboundedChanSize 可以給每個屬性自定義自己的容量大小。僅此而已。

chanx 中關於 in 和 out 都是帶緩衝的通道，而上篇文章中的 in 和 out 都是無緩衝的通道。
這和他們對資料的流轉處理有很大關係。

我們接下去看 process(in,out,ch) 最核心的方法。

這時候，我們再放上一篇核心程式碼。

可以很明顯他們看出它倆的區別。

上篇從 in 通道讀資料會先 append 到 buffer，然後從 buffer 中取資料寫入 out 通道。
而 chanx 從 in 通道取出資料先嚐試寫入 out(沒有中間商賺差價?)，只有在 out 已經滿的情況下，才塞入到 buffer。

chanx 還有一段小細節程式碼。

能走到這裡，一定是因為 out 通道滿了。我們把值追加到 buffer 的同時，需要嘗試把 buffer 中的資料寫入 out 。
此時 in 通道也許還在持續的寫入資料，為了避免 in 通道塞滿，阻塞業務寫入，我們同時需要嘗試從 in 通道中讀資料追加到 buffer。

buffer

上篇文章我提到了關於 buffer 優化的點。

chanx 是如何優化的?

// type T interface{}
type RingBuffer struct {
    buf         []T 
    initialSize int
    size        int
    r           int // read pointer
    w           int // write pointer
}

這是 buffer 的結構，其中

buf 具體儲存資料的結構。
initialSize 初始化化 buf 的長度
size 當前 buf 的長度
r 當前讀資料位置
w 當前寫入資料位置

buffer 本質上就是一個環形的佇列，目的是達到資源的複用。
並且當 buffer 滿時，提供自動擴容的功能。

我們來看具體把資料寫入 buffer 的原始碼。

接著看擴容。

這段程式碼唯一難理解的就是資料遷移了。這裡的資料遷移目的是為了保證先入先出的原則。

可能加了註釋有些人也無法理解，那麼就再加一個草率圖。

假設我們 buffer 的長度是 8。當前讀和寫的 index 都是5。說明 buffer 滿了，觸發自動擴容規則，進行資料遷移。

那麼遷移的過程就是下圖這樣的。

還有，當 buffer 為空並且當前的 size 比初始化 size 還大，那麼可以考慮重置 buffer 了。

//if ch.buffer.IsEmpty() && ch.buffer.size > ch.buffer.initialSize { 
//                        ch.buffer.Reset()
//                    }
func (r *RingBuffer) Reset() {
r.r = 0
r.w = 0
r.size = r.initialSize
r.buf = make([]T, r.initialSize)
}

剩下的程式碼,就沒什麼好說的了。

總結

繼上篇文章後，這篇文章我們主要講解了 chanx 是如何實現無限緩衝的 channel。
其中最重要的一個點在於 chanx 中 buffer 實現採用的是 ringbuffer，達到資源複用的同時還能自動擴容。

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什麼?無限緩衝的佇列(二)?

chanx

buffer

總結

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