Golang根据job数量动态控制每秒协程的最大创建数量方法简析

需求：第三方的接口，限制接口请求的QPS，每秒5次

需要控制job「访问接口」的次数，每秒不能同时超过5次，包括 进行中的任务、刚启动的任务

要确保单位时间内（例如每秒）运行的任务数量不超过特定的上限（如5个任务），并且在任务执行完成得很快时，考虑已完成的任务和正在执行的任务作为正在运行的任务总数，可以使用限流器来控制任务的启动频率，并结合使用信号量来管理同时运行的任务数量。

具体来说，使用一个信号量来限制同时进行的任务数量，并且在任务完成时，仅在下一秒钟允许新的任务开始，以确保即使某些任务快速完成，也不会在同一秒钟内启动超过限制数量的任务

 

package main


import (
    "context"
    "fmt"
    "math/rand"
    "sync"
    "sync/atomic"
    "time"


    "golang.org/x/time/rate"
)


func RateLimit() {
    const maxJobsPerSecond = 5
    const numJobs = 22
    var wg sync.WaitGroup


    // 计数器
    var runningJobs int32 // 当前正在执行的任务数量
    var startedJobs int32 // 启动后的任务数量
    var finishedJobs int32 // 刚完成的任务数量


    limiter := rate.NewLimiter(rate.Every(time.Second/time.Duration(maxJobsPerSecond)), maxJobsPerSecond)
    semaphore := make(chan struct{}, maxJobsPerSecond)


    for i := 1; i <= numJobs; i++ {
        wg.Add(1)
        go func(jobID int) {
            defer wg.Done()
            limiter.Wait(context.Background()) // 等待限流器允许进行下一个任务


            semaphore <- struct{}{} // 获取信号量
            atomic.AddInt32(&startedJobs, 1)
            atomic.AddInt32(&runningJobs, 1)


            executeJob(jobID) // 执行任务
            atomic.AddInt32(&finishedJobs, 1)
            atomic.AddInt32(&runningJobs, -1)


            <-time.After(time.Second) // 等待一秒钟后释放信号量
            <-semaphore


            // 打印当前状态
            printStatus(&runningJobs, &startedJobs, &finishedJobs)
        }(i)
    }


    wg.Wait()
    fmt.Println("所有工作完成")
}

 

注意事项

限流器 rate.NewLimiter 用于控制任务启动的频率，以确保每秒不超过 maxJobsPerSecond 个任务开始执行。

使用信号量 semaphore 来控制同时进行的任务数量。

为了确保在任何一秒内同时进行的任务数量不超过限制，在任务完成后等待一秒钟，然后再释放信号量。这样做可以保证即使任务很快完成，也不会立即启动新的任务。

这种实现方式确保了即使任务执行得很快，每秒钟启动的新任务数量也不会超过限制，并且同时考虑了正在执行和刚刚完成的任务。

动态创建协程

协程的启动是动态的。在代码中，每个任务对应于一个动态创建的协程。这些协程是在循环中根据任务数量（numJobs）动态生成的。

具体来说，每当有一个新的任务需要执行时，都会创建一个新的协程来处理这个任务。这是通过在 main 函数的循环中调用 go 关键字实现的。这个过程在每次循环迭代中发生，从而为每个任务动态创建一个新的协程

由于使用了限流器（rate.Limiter），这些协程不是一次性全部创建，而是根据限流器允许的速率逐个创建。每个协程在开始执行任务之前会等待限流器的许可，以此确保每秒启动的任务数量不超过设定的最大值

 

func executeJob(jobID int) {
  startTime := time.Now() // 记录任务开始时间
  
    // 模拟任务执行时间
    fmt.Printf("%v Job %d started
",time.Now().Format("2006-01-02 1505.000"), jobID)
  // 初始化随机数种子
  rand.Seed(time.Now().UnixNano())
  // 随机生成一个时间间隔（例如，1到5000毫秒之间）
  min := 1
  max := 5000
  duration := time.Duration(rand.Intn(max-min+1)+min) * time.Millisecond
  time.Sleep(duration)


  durationCost := time.Since(startTime) // 计算任务耗时


    fmt.Printf("%v Job %d finished Cost:%v
", time.Now().Format("2006-01-02 1505.000"),jobID, durationCost)
}


func printStatus(runningJobs, startedJobs, finishedJobs *int32) {
    fmt.Printf("Current status - Running: %d, Started: %d, Finished: %d
",
        atomic.LoadInt32(runningJobs),
        atomic.LoadInt32(startedJobs),
        atomic.LoadInt32(finishedJobs))
}

 

可以在代码中添加额外的逻辑来跟踪和打印正在执行、进行中、刚启动和刚完成的任务数量。使用原子操作（来自 sync/atomic 包）来确保在并发环境下对这些计数器的操作是安全的。

在这个示例中：

使用 sync/atomic 包中的 AddInt32 和 LoadInt32 来安全地增加和读取计数器的值。

在每个任务开始时，增加 startedJobs 和 runningJobs 计数器。

在每个任务完成时，增加 finishedJobs 计数器，并减少 runningJobs 计数器。

在任务完成后和释放信号量前，打印当前的任务状态。

注意事项

这种方法可以帮助我们跟踪不同状态下的任务数量。

使用原子操作确保在并发环境中对计数器的读写是安全的。

printStatus 函数在每个任务的结束时被调用，以打印当前的任务状态

链接：https://juejin.cn/post/7315314479204696079

审核编辑：刘清