文章來自 – 微信公眾號：Go 語言圈
一、生產者消費者模型
生產者消費者模型:某個模組（函式等〉負責產生資料，這些資料由另一個模組來負責處理（此處的模組是廣義的，可以是類、函式、協程、執行緒、程式等)。產生資料的模組，就形象地稱為生產者;而處理資料的模組，就稱為消費者。
單單抽象出生產者和消費者，還夠不上是生產者消費者模型。該模式還需要有一個緩衝區處於生產者和消費者之間，作為一箇中介。生產者把資料放入緩衝區，而消費者從緩衝區取出資料。
大概的結構如下圖。
假設你要寄一件快遞，大致過程如下。.
1．把快遞封好——相當於生產者製造資料。
2．把快遞交給快遞中心——相當於生產者把資料放入緩衝區。
3．郵遞員把快遞從快遞中心取出——相當於消費者把資料取出緩衝區。
這麼看，有了緩衝區就有了以下好處：
解耦：降低消費者和生產者之間的耦合度。有了快遞中心，就不必直接把快遞交給郵寄員，郵寄快遞的人不對郵寄員產生任何依賴，如果某一個天郵寄員換人了，對於郵寄快遞的人也沒有影響。
假設生產者和消費者分別是兩個類。如果讓生產者直接呼叫消費者的某個方法，那麼生產者對於消費者就會產生依賴（也就是耦合)。將來如果消費者的程式碼發生變化，可能會真接影響到生產者。而如果兩者都依賴於某個緩衝區，兩者之間不直接依賴，耦合度也就相應降低了。
併發：生產者消費者數量不對等，依然能夠保持正常通訊。由於函式呼叫是同步的(或者叫阻塞的)，在消費者的方法沒有返回之前，生產者只好一直等在那邊。萬一消費者處理資料很慢，生產者只能等著浪費時間。使用了生產者消費者模式之後，生產者和消費者可以是兩個獨立的併發主體。
生產者把製造出來的資料往緩衝區一丟，就可以再去生產下一個資料。基本上不用依賴消費者的處理速度。郵寄快遞的人直接把快遞扔個快遞中心之後就不用管了。
快取：生產者消費者速度不匹配，暫存資料。如果郵寄快遞的人一次要郵寄多個快遞，那麼郵寄員無法郵寄，就可以把其他的快遞暫存在快遞中心。也就是生產者短時間內生產資料過快，消費者來不及消費，未處理的資料可以暫時存在緩衝區中。
二、Go語言實現
單向channel最典型的應用是“生產者消費者模型”。channel又分為有緩衝和無緩衝channel。channel中引數傳遞的時候，是作為引用傳遞。
1、無緩衝channel
示例程式碼一實現如下
package main
import "fmt"
func producer(out chan <- int) {
for i:=0; i<10; i++{
data := i*i
fmt.Println("生產者生產資料:", data)
out <- data // 緩衝區寫入資料
}
close(out) //寫完關閉管道
}
func consumer(in <- chan int){
// 同樣讀取管道
//for{
// val, ok := <- in
// if ok {
// fmt.Println("消費者拿到資料：", data)
// }else{
// fmt.Println("無資料")
// break
// }
//}
// 無需同步機制，先做後做
// 沒有資料就阻塞等
for data := range in {
fmt.Println("消費者得到資料：", data)
}
}
func main(){
// 傳參的時候顯式型別像隱式型別轉換，雙向管道向單向管道轉換
ch := make(chan int) //無緩衝channel
go producer(ch) // 子go程作為生產者
consumer(ch) // 主go程作為消費者
}這裡使用無緩衝channel，生產者生產一次資料放入channel，然後消費者從channel讀取資料，如果沒有隻能等待，也就是阻塞，直到管道被關閉。所以宏觀是生產者消費者同步執行。
另外：這裡是只而外開闢一個go程執行生產者，主go程執行消費者，如果也是用一個新的go程執行消費者，就需要阻塞main函式中的go程，否則不等待消費者和生產者執行完畢，主go程退出，程式直接結束，如示例程式碼三。
生產者每一次生產，消費者也只能拿到一次資料，緩衝區作用不大。結果如下：
2、有緩衝channel
示例程式碼二如下
package main
import "fmt"
func producer(out chan <- int) {
for i:=0; i<10; i++{
data := i*i
fmt.Println("生產者生產資料:", data)
out <- data // 緩衝區寫入資料
}
close(out) //寫完關閉管道
}
func consumer(in <- chan int){
// 無需同步機制，先做後做
// 沒有資料就阻塞等
for data := range in {
fmt.Println("消費者得到資料：", data)
}
}
func main(){
// 傳參的時候顯式型別像隱式型別轉換，雙向管道向單向管道轉換
ch := make(chan int, 5) // 新增緩衝區，5
go producer(ch) // 子go程作為生產者
consumer(ch) // 主go程作為消費者
}有緩衝channel，只修改ch := make(chan int, 5) // 新增緩衝一句，只要緩衝區不滿，生產者可以持續向緩衝區channel放入資料，只要緩衝區不為空，消費者可以持續從channel讀取資料。就有了非同步，併發的特性。
結果如下：
這裡之所以終端生產者連續列印了大於緩衝區容量的資料，是因為終端列印屬於系統呼叫也是有延遲的，IO操作的時候，生產者同時向管道寫入，請求列印，管道的寫入讀取與終端輸出列印速度不匹配。
三、實際應用
實際應用中，同時訪問同一個公共區域，同時進行不同的操作。都可以劃分為生產者消費者模型，比如訂單系統。
很多使用者的訂單下達之後，放入緩衝區或者佇列中，然後系統從緩衝區中去讀來真正處理。系統不必開闢多個執行緒來對應處理多個訂單，減少系統併發的負擔。透過生產者消費者模式，將訂單系統與倉庫管理系統隔離開，且使用者可以隨時下單(生產資料)。
如果訂單系統直接呼叫倉庫系統，那麼使用者單擊下訂單按鈕後，要等到倉庫系統的結果返回。這樣速度會很慢。
也就是：使用者變成了生產者，處理訂單管理系統變成了消費者。
程式碼示例三如下
package main
import (
"fmt"
"time"
)
// 模擬訂單物件
type OrderInfo struct {
id int
}
// 生產訂單--生產者
func producerOrder(out chan <- OrderInfo) {
// 業務生成訂單
for i:=0; i<10; i++{
order := OrderInfo{id: i+1}
fmt.Println("生成訂單，訂單ID為：", order.id)
out <- order // 寫入channel
}
// 如果不關閉，消費者就會一直阻塞，等待讀
close(out) // 訂單生成完畢，關閉channel
}
// 處理訂單--消費者
func consumerOrder(in <- chan OrderInfo) {
// 從channel讀取訂單，並處理
for order := range in{
fmt.Println("讀取訂單，訂單ID為：", order.id)
}
}
func main() {
ch := make(chan OrderInfo, 5)
go producerOrder(ch)
go consumerOrder(ch)
time.Sleep(time.Second * 2)
}這裡如上面邏輯類似，不同的是用一個，OrderInfo結構體模擬訂單作為業務處理物件。主執行緒使用time.Sleep(time.Second * 2)阻塞，否則，程式立即停止。
結果如下：
到此這篇關於Go語言實現一個簡單生產者消費者模型的文章就介紹到這了
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