4.14. Multiplexing

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2023-12-01

4.14. Multiplexing

基于管道，我们可以很容易实现一个支持多路客户端的服务器程序。采用的技巧是将每个客户端私有的通信管道作为消息的一部分发送给服务器，然后服务器通过这些管道和客户端独立通信。现实中的服务器实现都很复杂，我们这里只给出一个服务器的简单实现来展现前面描述的技巧。首先定义一个"request"类型，里面包含一个客户端的通信管道。

  09    type request struct {
  10        a, b    int
  11        replyc  chan int
  12    }

服务器对客户端发送过来的两个整数进行运算。下面是具体的函数，函数在运算完之后将结构通过结构中的管道返回给客户端。

  14    type binOp func(a, b int) int

  16    func run(op binOp, req *request) {
  17        reply := op(req.a, req.b)
  18        req.replyc <- reply
  19    }

第14行现定义一个"binOp"函数类型，用于对两个整数进行运算。

服务器routine线程是一个无限循环，它接受客户端请求。然后为每个客户端启动一个独立的routine线程，用于处理客户数据（不会被某个客户端阻塞）。

  21    func server(op binOp, service chan *request) {
  22        for {
  23            req := <-service
  24            go run(op, req)  // don't wait for it
  25        }
  26    }

启动服务器的方法也是一个类似的routine线程，然后返回服务器的请求管道。

  28    func startServer(op binOp) chan *request {
  29        req := make(chan *request)
  30        go server(op, req)
  31        return req
  32    }

这里是一个简单的测试。首先启动服务器，处理函数为计算两个整数的和。接着向服务器发送"N"个请求（无阻塞）。当所有请求都发送完了之后，再进行验证返回结果。

  34    func main() {
  35        adder := startServer(func(a, b int) int { return a + b })
  36        const N = 100
  37        var reqs [N]request
  38        for i := 0; i < N; i++ {
  39            req := &reqs[i]
  40            req.a = i
  41            req.b = i + N
  42            req.replyc = make(chan int)
  43            adder <- req
  44        }
  45        for i := N-1; i >= 0; i-- {   // doesn't matter what order
  46            if <-reqs[i].replyc != N + 2*i {
  47                fmt.Println("fail at", i)
  48            }
  49        }
  50        fmt.Println("done")
  51    }

前面的服务器程序有个小问题：当main函数退出之后，服务器没有关闭，而且可能有一些客户端被阻塞在管道通信中。为了处理这个问题，我们可给服务器增加一个控制管道，用于退出服务器。

  32    func startServer(op binOp) (service chan *request, quit chan bool) {
  33        service = make(chan *request)
  34        quit = make(chan bool)
  35        go server(op, service, quit)
  36        return service, quit
  37    }

首先给"server"函数增加一个控制管道参数，然后这样使用：

  21    func server(op binOp, service chan *request, quit chan bool) {
  22        for {
  23            select {
  24            case req := <-service:
  25                go run(op, req)  // don't wait for it
  26            case <-quit:
  27                return
  28            }
  29        }
  30    }

在服务器函数中，"select"操作服用于从多个通讯管道中选择一个就绪的管道。如果所有的管道都没有数据，那么将等待知道有任意一个管道有数据。如果有多个管道就绪，则随即选择一个。服务器处理客户端请求，如果有退出消息则退出。

最后是在main函数中保存"quit"管道，然后在退出的时候向服务线程发送停止命令。

  40        adder, quit := startServer(func(a, b int) int { return a + b })
  ...

  55        quit <- true

当然，Go语言及并行编程要讨论的问题很多。这个入门只是给出一些简单的例子。