Каналы и корутины

Каналы и корутины

Каналы в стиле Go для коммуникации между корутинами. Создание буферизованных и небуферизованных каналов, отправка и получение значений, координация между конкурентными процессами с помощью select.

Глобальная переменная channel всегда доступна.

Создание каналов

Небуферизованные каналы (размер 0) требуют готовности и отправителя, и получателя для завершения передачи. Буферизованные каналы позволяют отправке завершаться немедленно, пока есть свободное место:

-- Небуферизованный: синхронизирует отправителя и получателя
local sync_ch = channel.new()

-- Буферизованный: очередь до 10 сообщений
local work_queue = channel.new(10)

Параметр	Тип	Описание
size	integer	Размер буфера (по умолчанию: 0 для небуферизованного)

Возвращает: channel

Отправка значений

Отправить значение в канал. Блокируется до готовности получателя (небуферизованный) или наличия места в буфере (буферизованный):

-- Отправка работы в пул воркеров
local jobs = channel.new(100)
for i, task in ipairs(tasks) do
    jobs:send(task)  -- Блокируется если буфер полон
end
jobs:close()  -- Сигнал о завершении работы

Параметр	Тип	Описание
value	any	Значение для отправки

Возвращает: boolean

Выбрасывает ошибку если канал закрыт.

Получение значений

Получить значение из канала. Блокируется до появления значения или закрытия канала:

-- Воркер, потребляющий из очереди задач
while true do
    local job, ok = work:receive()
    if not ok then
        break  -- Канал закрыт, больше нет работы
    end
    process(job)
end

Возвращает: any, boolean

• value, true — получено значение
• nil, false — канал закрыт и пуст

Закрытие каналов

Закрыть канал. Ожидающие отправители получают ошибку, ожидающие получатели получают nil, false. Выбрасывает ошибку если уже закрыт:

local results = channel.new(10)

-- Производитель заполняет результаты
for _, item in ipairs(data) do
    results:send(process(item))
end
results:close()  -- Сигнал о завершении

Выбор из нескольких каналов

Ожидание нескольких операций с каналами одновременно. Необходим для обработки нескольких источников событий, реализации таймаутов и построения отзывчивых систем:

local result = channel.select(cases)

Параметр	Тип	Описание
cases	table	Массив случаев select
default	boolean	Если true, возвращает немедленно когда ни один случай не готов

Возвращает: table с полями: channel, value, ok, default

Паттерн таймаута

Ожидание результата с таймаутом через time.after().

local time = require("time")

local result_ch = worker:response()
local timeout = time.after("5s")

local r = channel.select {
    result_ch:case_receive(),
    timeout:case_receive()
}

if r.channel == timeout then
    return nil, errors.new("TIMEOUT", "Operation timed out")
end
return r.value

Паттерн fan-in

Объединение нескольких источников в один обработчик.

local events = process.events()
local inbox = process.inbox()
local shutdown = channel.new()

while true do
    local r = channel.select {
        events:case_receive(),
        inbox:case_receive(),
        shutdown:case_receive()
    }

    if r.channel == shutdown then
        break
    elseif r.channel == events then
        handle_event(r.value)
    else
        handle_message(r.value)
    end
end

Неблокирующая проверка

Проверка наличия данных без блокировки.

local r = channel.select {
    ch:case_receive(),
    default = true
}

if r.default then
    -- Ничего нет, делаем что-то другое
else
    process(r.value)
end

Создание случаев select

Создание случаев для использования с channel.select:

-- Случай отправки — завершается когда канал может принять значение
ch:case_send(value)

-- Случай получения — завершается когда значение доступно
ch:case_receive()

Паттерн пула воркеров

local work = channel.new(100)
local results = channel.new(100)

-- Запуск воркеров
for i = 1, num_workers do
    process.spawn("app.workers:processor", "app:processes", work, results)
end

-- Подача работы
for _, item in ipairs(items) do
    work:send(item)
end
work:close()

-- Сбор результатов
local processed = {}
while #processed < #items do
    local result, ok = results:receive()
    if not ok then break end
    table.insert(processed, result)
end

Ошибки

Условие	Kind	Повторяемо
Отправка в закрытый канал	runtime error	нет
Закрытие закрытого канала	runtime error	нет
Неверный случай в select	runtime error	нет

См. также

• Управление процессами — создание и коммуникация процессов
• Очереди сообщений — сообщения через очереди
• Функции — вызов функций