Go生产者消费者问题

Golang最大的一个特性就是其并发的设计。所有Go程序都跑在goroutine里，main函数也是一个goroutine。一般情况下 goroutine的通信采用读写channel来完成。偶然看到一道题面试题，要求Go来实现生产者消费者模型，刚好也没手写过借此机会写一写。

概述

生产者消费者问题是经典的并发同步问题。描述有若干生产者和若干消费者，生产者负责生产产品并将产品放入盒子(缓冲区)，而消费者则消费盒子的产品。

问题的关键为消费者之间、生产者之间、消费者与生产者之间的竞争，以及在“盒子”满了，应该停止(阻塞)生产者的生产，在“盒子”空了应该停止(阻塞)消费者的消费。

传统的方式，我们需要用锁，信号量等来处理，而Go并不需要，通过Go的goroutine以及channel可以很方便的实现生产者消费者模型。

定义

定义三个结构体，分别表示生产者、消费者、产品，每个结构体只定义一个属性，可自行扩展。

// 产品
type Product struct {
  No  string  // 产品编号
}

// 生产者
type Producer struct {
  No  int 
}

// 消费者
type Comsumer struct {
  No  int
}

“盒子”

“盒子”为是goroutine通信的方式，用channel

本题中定义有缓冲区和无缓冲区的channel其实都可以。因为并不会在一个goroutine中同时读写，即生产者不会进行消费，消费者不会进行生产。只是如果定义为无缓冲的channel，那每次生产一个产品就必须等消费者消费后才能继续生产，相当于盒子只能放一个产品。本次我们定义一个有缓冲的channel。

var Box = make(chan Product, 1024)

生产

func (p Producer) func work() {
  for {
    // 生产产品(用一个uuid作为产品的唯一编号)
    product := Product{ No: uuid.NewV4().String() } 
    // 将产品放置盒子
    Box <- product
    fmt.Printf("生产者-%d 生产了 产品-%s\n", p.No, product.No)
    // 休息一会
    time.Sleep(time.Millisecond * 200)
  }
}

消费

func (c Comsumer) func buy() {
  for {
    // 从盒子中取出
    product := <-Box
    fmt.Printf("消费者-%d 消费了 产品-%s\n", c.No, product.No)
    time.Sleep(time.Millisecond * 1000)
  }
}

主函数

func main() {
  for i := 1; i <= 1; i++ {
    p := Producer{ No: i }
    go p.work()
  }

  for i := 1; i <= 5; i++ {
    c := Consumer{ No: i }
    go c.buy()
  }

  // 用来阻塞main函数，不让其结束
  wait := make(chan struct{})
  <-wait
}

执行结果