8.8. 示例: 併發的字典遍歷

在本小節中,我們會創建一個程序來生成指定目録的硬盤使用情況報告,這個程序和Unix里的du工具比較相似。大多數工作用下面這個walkDir函數來完成,這個函數使用dirents函數來枚舉一個目録下的所有入口。

gopl.io/ch8/du1 ```go // walkDir recursively walks the file tree rooted at dir // and sends the size of each found file on fileSizes. func walkDir(dir string, fileSizes chan<- int64) { for _, entry := range dirents(dir) { if entry.IsDir() { subdir := filepath.Join(dir, entry.Name()) walkDir(subdir, fileSizes) } else { fileSizes <- entry.Size() } } }

// dirents returns the entries of directory dir. func dirents(dir string) []os.FileInfo { entries, err := ioutil.ReadDir(dir) if err != nil { fmt.Fprintf(os.Stderr, “du1: %v\n”, err) return nil } return entries } ```

ioutil.ReadDir函數會返迴一個os.FileInfo類型的slice,os.FileInfo類型也是os.Stat這個函數的返迴值。對每一個子目録而言,walkDir會遞歸地調用其自身,併且會對每一個文件也遞歸調用。walkDir函數會向fileSizes這個channel發送一條消息。這條消息包含了文件的字節大小。

下面的主函數,用了兩個goroutine。後台的goroutine調用walkDir來遍歷命令行給出的每一個路徑併最終關閉fileSizes這個channel。主goroutine會對其從channel中接收到的文件大小進行纍加,併輸出其和。

package main

import (
    "flag"
    "fmt"
    "io/ioutil"
    "os"
    "path/filepath"
)

func main() {
    // Determine the initial directories.
    flag.Parse()
    roots := flag.Args()
    if len(roots) == 0 {
        roots = []string{"."}
    }

    // Traverse the file tree.
    fileSizes := make(chan int64)
    go func() {
        for _, root := range roots {
            walkDir(root, fileSizes)
        }
        close(fileSizes)
    }()

    // Print the results.
    var nfiles, nbytes int64
    for size := range fileSizes {
        nfiles++
        nbytes += size
    }
    printDiskUsage(nfiles, nbytes)
}

func printDiskUsage(nfiles, nbytes int64) {
    fmt.Printf("%d files  %.1f GB\n", nfiles, float64(nbytes)/1e9)
}

這個程序會在打印其結果之前卡住很長時間。

$ go build gopl.io/ch8/du1
$ ./du1 $HOME /usr /bin /etc
213201 files  62.7 GB

如果在運行的時候能夠讓我們知道處理進度的話想必更好。但是,如果簡單地把printDiskUsage函數調用移動到循環里會導致其打印出成百上韆的輸出。

下面這個du的變種會間歇打印內容,不過隻有在調用時提供了-v的flag才會顯示程序進度信息。在roots目録上循環的後台goroutine在這里保持不變。主goroutine現在使用了計時器來每500ms生成事件,然後用select語句來等待文件大小的消息來更新總大小數據,或者一個計時器的事件來打印當前的總大小數據。如果-v的flag在運行時沒有傳入的話,tick這個channel會保持爲nil,這樣在select里的case也就相當於被禁用了。

gopl.io/ch8/du2 ```go var verbose = flag.Bool(“v”, false, “show verbose progress messages”)

func main() { // …start background goroutine…

// Print the results periodically.
var tick <-chan time.Time
if *verbose {
    tick = time.Tick(500 * time.Millisecond)
}
var nfiles, nbytes int64

loop: for { select { case size, ok := <-fileSizes: if !ok { break loop // fileSizes was closed } nfiles++ nbytes += size case <-tick: printDiskUsage(nfiles, nbytes) } } printDiskUsage(nfiles, nbytes) // final totals } ```

由於我們的程序不再使用range循環,第一個select的case必須顯式地判斷fileSizes的channel是不是已經被關閉了,這里可以用到channel接收的二值形式。如果channel已經被關閉了的話,程序會直接退出循環。這里的break語句用到了標籤break,這樣可以同時終結select和for兩個循環;如果沒有用標籤就break的話隻會退出內層的select循環,而外層的for循環會使之進入下一輪select循環。

現在程序會悠閒地爲我們打印更新流:

$ go build gopl.io/ch8/du2
$ ./du2 -v $HOME /usr /bin /etc
28608 files  8.3 GB
54147 files  10.3 GB
93591 files  15.1 GB
127169 files  52.9 GB
175931 files  62.2 GB
213201 files  62.7 GB

然而這個程序還是會花上很長時間才會結束。無法對walkDir做併行化處理沒什麽别的原因,無非是因爲磁盤繫統併行限製。下面這個第三個版本的du,會對每一個walkDir的調用創建一個新的goroutine。它使用sync.WaitGroup (§8.5)來對仍舊活躍的walkDir調用進行計數,另一個goroutine會在計數器減爲零的時候將fileSizes這個channel關閉。

gopl.io/ch8/du3 ```go func main() { // …determine roots… // Traverse each root of the file tree in parallel. fileSizes := make(chan int64) var n sync.WaitGroup for _, root := range roots { n.Add(1) go walkDir(root, &n, fileSizes) } go func() { n.Wait() close(fileSizes) }() // …select loop… }

func walkDir(dir string, n *sync.WaitGroup, fileSizes chan<- int64) { defer n.Done() for _, entry := range dirents(dir) { if entry.IsDir() { n.Add(1) subdir := filepath.Join(dir, entry.Name()) go walkDir(subdir, n, fileSizes) } else { fileSizes <- entry.Size() } } } ```

由於這個程序在高峯期會創建成百上韆的goroutine,我們需要脩改dirents函數,用計數信號量來阻止他同時打開太多的文件,就像我們在8.7節中的併發爬蟲一樣:

// sema is a counting semaphore for limiting concurrency in dirents.
var sema = make(chan struct{}, 20)

// dirents returns the entries of directory dir.
func dirents(dir string) []os.FileInfo {
    sema <- struct{}{}        // acquire token
    defer func() { <-sema }() // release token
    // ...

這個版本比之前那個快了好幾倍,盡管其具體效率還是和你的運行環境,機器配置相關。

練習 8.9: 編寫一個du工具,每隔一段時間將root目録下的目録大小計算併顯示出來。