Golang如何实现并发任务的结果聚合演示Fan-in与Fan-out模式

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发布时间：2025-07-31 08:01:01

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来源于php中文网

原创

golang实现并发任务结果聚合的核心在于fan-in和fan-out模式的正确使用。1. fan-out负责将任务分发给多个worker goroutine并行处理，提升处理速度；2. fan-in则将各worker的结果汇聚到一个channel，便于统一处理。避免goroutine泄露需做到：1. 使用defer关闭channel；2. 使用select语句处理超时；3. 利用context包传递取消信号；4. 确保所有channel都被消费。fan-in/fan-out模式优点包括提高并发性、资源利用率及简化代码逻辑，缺点则为增加复杂性、可能引发资源竞争及需精细管理goroutine生命周期。选择合适的worker数量应根据任务类型调整：1. cpu密集型任务设为cpu核心数；2. io密集型任务可设为大于核心数；3. 通过测试和基准测试确定最优值，并可结合runtime.numcpu()获取系统信息辅助决策。

Golang如何实现并发任务的结果聚合演示Fan-in与Fan-out模式

Golang实现并发任务结果聚合，核心在于利用channel的特性和goroutine的并发能力，通过Fan-in和Fan-out模式高效处理。简单来说，Fan-out负责将任务分发给多个worker goroutine并行执行，Fan-in则负责将这些worker的结果汇聚到一个channel中，供后续处理。

解决方案

Golang实现并发任务结果聚合的关键在于理解和运用Fan-in和Fan-out模式。

Fan-out: 将单个输入channel的数据分发到多个worker goroutine中并行处理。这可以显著提高处理速度，尤其是在处理计算密集型任务时。

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Fan-in: 将多个channel的数据汇聚到一个channel中。这允许你从多个worker goroutine收集结果，并以统一的方式处理它们。

下面是一个简单的示例，演示了如何使用Fan-in和Fan-out模式来并发计算一组数字的平方，并将结果聚合到一个channel中：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

// worker 函数，计算数字的平方并将结果发送到输出 channel
func worker(id int, jobs <-chan int, results chan<- int) {
    for j := range jobs {
        fmt.Printf("worker %d processing job %d\n", id, j)
        results <- j * j
    }
}

// fanIn 函数，将多个输入 channel 的数据合并到一个输出 channel
func fanIn(inputChannels ...<-chan int) <-chan int {
    var wg sync.WaitGroup
    outputChannel := make(chan int)

    // 为每个输入 channel 启动一个 goroutine，将其数据复制到输出 channel
    for _, inputChannel := range inputChannels {
        wg.Add(1)
        go func(inputChannel <-chan int) {
            defer wg.Done()
            for n := range inputChannel {
                outputChannel <- n
            }
        }(inputChannel)
    }

    // 启动一个 goroutine，在所有输入 channel 都关闭后关闭输出 channel
    go func() {
        wg.Wait()
        close(outputChannel)
    }()

    return outputChannel
}

func main() {
    // 定义要处理的数字列表
    numbers := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}

    // 创建一个 jobs channel，用于发送要处理的数字
    jobs := make(chan int, len(numbers))
    // 创建一个 results channel，用于接收计算结果
    results := make(chan int, len(numbers))

    // 启动多个 worker goroutine (Fan-out)
    numWorkers := 3
    for w := 1; w <= numWorkers; w++ {
        go worker(w, jobs, results)
    }

    // 将数字发送到 jobs channel
    for _, number := range numbers {
        jobs <- number
    }
    close(jobs)

    // 从 results channel 收集结果 (Fan-in)
    //  这里先收集results channel到多个中间channel，然后再FanIn
    intermediateChannels := make([]<-chan int, numWorkers)
    for i := 0; i < numWorkers; i++ {
        intermediateChannels[i] = make(chan int, len(numbers)/numWorkers) // 假设每个worker大致处理均等数量的任务
        go func(i int, results <-chan int, out chan<- int) {
            defer close(out)
            count := 0
            for r := range results {
                if count%numWorkers == i { // 简单的轮询分配
                    out <- r
                }
                count++
            }
        }(i, results, intermediateChannels[i].(chan int)) // 类型断言，因为intermediateChannels是interface切片
    }
    // 调用 fanIn 函数将多个中间 channel 的数据合并到一个 channel
    mergedResults := fanIn(intermediateChannels...)

    // 打印计算结果
    for result := range mergedResults {
        fmt.Println(result)
    }
}

这个例子中，worker函数负责计算单个数字的平方，并将结果发送到results channel。fanIn函数负责将多个channel的数据合并到一个channel中。main函数创建了jobs和results channel，启动了多个worker goroutine，并将数字发送到jobs channel。最后，它从results channel收集结果并打印出来。

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如何避免goroutine泄露？

Goroutine泄露是并发编程中常见的问题。避免goroutine泄露的关键在于确保每个goroutine最终都会退出。在Golang中，通常通过以下几种方式来避免goroutine泄露：

使用defer关闭channel： 确保在不再需要发送数据时关闭channel。这会通知接收者不再有更多数据，接收者可以退出循环。
使用select语句处理超时： 在从channel接收数据时，使用select语句可以设置超时时间。如果超过了超时时间，goroutine可以退出。
使用context包： context包提供了一种传递取消信号的方式。当父goroutine取消时，所有子goroutine都会收到取消信号，并可以退出。
确保所有channel都被消费： 如果一个goroutine向一个未被消费的channel发送数据，它会一直阻塞，导致goroutine泄露。