Kanavat ja mutexit GO: ssa palvelevat erilaisia tarkoituksia samanaikaisessa ohjelmoinnissa, ja kanavien käytön edut mutexien verrattuna johtuu suurelta osin siitä, mitä ongelmia ne parhaiten ratkaisevat ja kuinka ne sopivat GO: n samanaikaisesti filosofiaan. Alla on yksityiskohtainen kuvaus kanavien eduista mutexeihin GO: ssa, perustuen kerättyihin tietoihin erilaisista lähteistä.
Käsitteelliset erot ja GO: n filosofia
GO: ssa kanavat on suunniteltu ensisijaisesti viestinnän ja synkronointiin goroutiinien välillä, mikä helpottaa datan kulkua, kun taas mutexes on suunniteltu keskinäiseen syrjäytymiseen. Jaettuun resurssiin tai kriittiseen osioon rajoittamiseen vain yhdelle goroutiinille kerrallaan. Go rohkaisee idiomaattista periaatetta, jonka mukaan  ei kommunikoi jakamalla muistia; Jaa muisti kommunikoimalla â, joka osoittaa usein kehittäjille kanavia samanaikaisen työn koordinointiin.
Kanavat ovat ihanteellisia toimintojen tai tapahtumien käsittelyn järjestämiseen, joissa Goroutines koordinoi viestin läpäisemistä. Mutexes puolestaan ovat parasta sarjoittaa pääsy jaettuun tilaan, suojaamalla tietoja kilpailuolosuhteilta sallimalla vain yhden goroutiinin pääsyn kerrallaan.
kanavien edut mutexeihin verrattuna
1. Selkeä viestintä ja synkronointi
Kanavat määrittelevät nimenomaisesti goroutinien väliset viestintäreitit, mikä tekee tiedonsiirron ja synkronointipisteiden selväksi. Tämä selkeys auttaa ymmärtämistä ja päättelyä samanaikaisesta vuorovaikutuksesta. Jokainen kanavien kautta kommunikoiva goroutiini on näkyvästi jakamalla tietoja välittämällä viestejä, vähentämällä piilotettuja jaetuja tilan ongelmia, jotka ovat yhteisiä mutexien kanssa.
Mutexien avulla jaettu tila on epäsuorasti saatavissa ja jokaista pääsyä on hoidettava huolellisesti lukitsemisella ja lukitsemisella. Puuttuvat lukot tai virheellinen lukitus voi johtaa hienoisiin virheisiin. Kanavat kapseloivat synkronoinnin viestin kulkeutumiseen, vähentämällä tällaisia riskejä.
2. Komponenttien irrottaminen ja modulaarisuuden parantaminen
Kanavat irrottavat tiedon tai tapahtumien tuottajat ja kuluttajat. Tuottajat lähettävät viestejä kanaville ilman, että he tarvitsevat tietää kuka ne saavat tai miten ne käsitellään. Kuluttajat vastaanottavat asynkronisesti, käsittelevät viestejä omassa tahdissaan. Tämä irrotus mahdollistaa modulaarisen, uudelleenkäytettävien komponenttien ja putkistojen rakentamisen, joita on helpompi laajentaa tai testata.
Mutexit tiiviisti pariliitos jaettuun tietoon, koska kaikkien on koordinoitava samassa lukitussa resurssissa. Tämä voi kietoutua synkronointikoodiin liiketoimintalogiikan kanssa, vähentää selkeyttä ja modulaarisuutta.
3. Luonnollinen sopivuus työn jakeluun ja putkistoihin
Kanavat tukevat tyylikkäästi malleja, kuten työntekijöiden uima -altaat, putkisto ja tehtävän jakelu. Lähettämällä työpaikat kanavalle ja pitämällä useita työntekijöiden goroutineja kuluttavat niitä samanaikaisesti, kanavat käsittelevät koordinointia ja kuormituksen tasapainottamista luonnollisesti ilman nimenomaista synkronointikoodia.
Mutexien käyttäminen samaan tarkoitukseen vaatii lisäkoordinaatiologiikan, kuten jonotuksen tai signaloinnin, joita mutexit itse eivät tarjoa. Kanavat vähentävät kattilalevyä ja yksinkertaistavat samanaikaisten putkistojen ja tuulettimen/tuulettimen kuvioiden suunnittelua.
4. Sisäänrakennettu esto- ja synkronointi semantiikka
Kanavat tarjoavat sisäänrakennetun esto-semantiikan: puskuroimattomat kanavat estävät lähettäjän, kunnes vastaanotin on valmis, ja puskuroitujen kanavien lohko, kun täydelliset, luonnollisesti synkronoivat goroutiinit. Tämä välttää monimutkaisten olosuhteiden muuttujien tai ylimääräisten signalointimekanismien tarpeen, jota mutexit yleensä vaativat.
Tämä esto helpottaa myös samanaikaisten järjestelmien takapaineita ja virtauksen hallintaa estäen hallitsemattoman kutu- tai viestin ylikuormituksen ilman ylimääräistä vaivaa.
5. Explisiittisen lukon hallinnan välttäminen
Kanavien avulla kehittäjät eivät hallitse lukkoja manuaalisesti (ts. Lukitse ja avaaminen). Tämä vähentää umpikujaan, menetettyjen lukituspuhelujen tai kaksinkertaisten lukitusten riskiä, joita voi tapahtua mutexeilla. Kanavat yhdistettynä goroutiiniin tarjoavat korkeamman tason samanaikaisuuden abstraktion vähentäen virheelliseen lukitukseen liittyviä samanaikaisia virheitä.
Mutexes vaatii huolellista päättelyä lukon elinkaaresta ja ovat alttiita ohjelmoijavirheille, jotka aiheuttavat hienovaraisia samanaikaisia ongelmia.
6. Useiden kuluttajien tukeminen ja julkaisuja koskevat kuviot
Kanavat helpottavat malleja, joissa useat goroutinit saavat itsenäisesti saman tapahtumavirran kopioimalla tapahtuma useille kanaville, jolloin jokainen kuluttaja voi käsitellä tapahtumia samanaikaisesti omassa tahdissaan.
Mutexes eivät tue luonnostaan tällaisia viestintämalleja. Lähetys- tai fan-out-semantiikan toteuttaminen jaetun muistin kanssa mutexien kanssa on monimutkaisempaa ja virheellisempiä.
7. helpompi umpikujan havaitseminen ja virheenkorjaus
Koska kanavat osoittavat nimenomaisesti goroutiinin synkronointia ja tiedonsiirtoa, on usein helpompaa perustella siihen, missä ohjelmalohkot tai umpikujat verrattuna mutexeihin. Kanavapohjaiset umpikujat ilmestyvät tyypillisesti lähetysten tai vastaanottavien goroutinien kanssa, jotka voivat olla suoraan havaittavissa pinojälkeissä.
Mutex -umpikujaan liittyy lukkojen hankkimista odottavia goroutiineja, joita voi olla vaikeampaa diagnosoida, etenkin rekursiivisilla lukkoilla tai useilla lukitushankinnalla.
8. Parempi integraatio GO: n samanaikaisesti rakenteisiin
Kanavat integroituvat saumattomasti "valinta" -lausekkeeseen, mikä mahdollistaa hienostuneiden kuvioiden, kuten multipleksointiviestinnän useista kanavista, aikakatkaisun käsittelystä tai peruutuksesta. Tämä helpottaa kirjoittamista estämättä, reagoiva ja aikaherkkä koodi, joka reagoi samanaikaisesti useisiin tapahtumiin.
Mutexes eivät tarjoa tällaista monikanavaista odotusta tai tapahtumien valintaa.
Kun kanavat eivät ehkä ole parempia
On tärkeää tunnistaa, että kanavat eivät korvaa mutexeja kaikissa tilanteissa. Mutexes tarjoaa usein paremman suorituskyvyn ja yksinkertaisemman koodin suojaamalla yksinomaan jaettua tilaa keskinäisen perus- ja keskinäisen poissulkemisen kanssa. Jaetut laskurit, kartat tai yksinkertaiset tilamuuttujat ovat yleensä selkeämpiä ja tehokkaampia vartioimiseksi mutexilla.
Kanavat tuovat käyttöön yleiskustannuksia Goroutiinin aikataulun, viestin kopioinnin ja monimutkaisen koordinaatiologiikan vuoksi, jos sitä käytetään yksinkertaiseen valtion suojaukseen. Tilan synkronoinnin kanavien liiallinen käyttö voi johtaa verboseihin, hitaampaan ja monimutkaisempaan koodiin verrattuna mutexeihin.
Yhteenveto eduista
- Kanavat määrittelevät selkeät viestintäreitit, parantaen koodin selkeyttä ja päättelyä.
- Decouple -tuottajat ja kuluttajat modulaariseen samanaikaiseen suunnitteluun.
- Tarjoa luonnollisia ratkaisuja työntekijöiden uima -altaille, putkistoille ja tapahtumavirroille.
- Sisäänrakennettu semantiikka tukee virtauksen hallintaa ja synkronointia.
- Vähennä lukitusvirheiden riskiä välttämällä manuaalista lukon hallintaa.
- Tue useita kuluttajia ja pub-sub-malleja tyylikkäästi.
- Helpota umpikujan havaitsemista nimenomaisten estopisteiden avulla.
- Integroi hyvin "Valitse" monimutkaiseen multipleksointiin.
johtopäätös
GO -kanavat tarjoavat voimakkaita abstraktioita, jotka on räätälöity viestinnän ja koordinointiin goroutiinien välillä. Ne loistavat skenaarioissa, joihin liittyy työn jakelua, tapahtumien käsittelyä ja asynkronisia putkistoja mahdollistamalla irrotetut, selkeät ja helposti perusteltuja samanaikaisia malleja. Ne vähentävät manuaalista synkronointia yläpuolella ja mahdollisia lukitusvirheitä mutexeihin verrattuna.
Mutexit ovat kuitenkin edelleen välttämättömiä ja usein edullisia jaetun muistin turvaamiseksi minimaalisella yleiskustannuksella suoraviivaisissa keskinäisissä poissulkemiskäyttötapauksissa. Paras käytäntö on käyttää mutexeja jaettujen tilan ja kanavien suojaamiseen viestinnän järjestämiseen ja työnkulkujen koordinoimiseen goroutinien välillä hyödyntämällä kunkin työkalun vahvuuksia asianmukaisesti GO: n samanaikaisesti.