Go言語のchannel応用テクニック集！初心者でもわかる並行処理パターン

先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「先生、channelって基本はわかるんですが、応用でどう使うかがよくわかりません。」

先生

「channelはgoroutine同士の通信手段ですが、工夫次第で複雑な並行処理も簡単に実装できます。今日は代表的なパターンを紹介します。」

生徒

「どんなパターンがありますか？」

先生

「例えば、パイプライン処理、ファンアウト・ファンイン、タイムアウト処理などです。それぞれコード例を見ながら解説します。」

1. パイプライン処理パターン

パイプライン処理は、複数のgoroutineが順番にデータを処理するパターンです。channelを使ってデータを次の処理に渡します。


package main

import "fmt"

func generate(nums ...int) <-chan int {
    out := make(chan int)
    go func() {
        for _, n := range nums {
            out <- n
        }
        close(out)
    }()
    return out
}

func square(in <-chan int) <-chan int {
    out := make(chan int)
    go func() {
        for n := range in {
            out <- n * n
        }
        close(out)
    }()
    return out
}

func main() {
    nums := generate(1, 2, 3, 4)
    squares := square(nums)
    for sq := range squares {
        fmt.Println(sq)
    }
}

この例では、generateで数値を生成し、squareで平方に変換しています。channelでデータを順番に渡しています。

2. ファンアウト・ファンインパターン

ファンアウトは1つのchannelから複数のgoroutineに仕事を分散すること、ファンインは複数のgoroutineから1つのchannelに結果を集約することです。


package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func worker(id int, jobs <-chan int, results chan<- int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    for j := range jobs {
        results <- j * 2
    }
}

func main() {
    jobs := make(chan int, 5)
    results := make(chan int, 5)
    var wg sync.WaitGroup

    for w := 1; w <= 3; w++ {
        wg.Add(1)
        go worker(w, jobs, results, &wg)
    }

    for j := 1; j <= 5; j++ {
        jobs <- j
    }
    close(jobs)

    wg.Wait()
    close(results)

    for res := range results {
        fmt.Println(res)
    }
}

この例では、3つのgoroutineでジョブを並列処理し、結果を1つのchannelに集めています。これにより効率的に複数のタスクを処理できます。

3. タイムアウト処理パターン

select文を使うと、channelの受信にタイムアウトを設定できます。これにより処理が止まらず、一定時間後に次の処理に移れます。


package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    ch := make(chan int)

    select {
    case val := <-ch:
        fmt.Println("受信:", val)
    case <-time.After(1 * time.Second):
        fmt.Println("タイムアウトしました")
    }
}

この例では、1秒間データが来なければタイムアウトして次の処理に進みます。これでgoroutineが無限に待つことを防げます。