使用 Go 進行平行運算

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前言

本文實作一個可以將數字陣列加總的平行運算，並進行效能測試。

做法

首先，建立一個 nums() 函式，生成特定數量元素的陣列，例如一個包含 1 至 100 的陣列。

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func nums(amount int) []int {
	nums := []int{}

	for i := 1; i <= amount; i++ {
		nums = append(nums, i)
	}

	return nums
}

建立一個 sum() 函式，將陣列中所有的元素加總。

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func sum(nums []int) int {
	total := 0

	for _, n := range nums {
		total += n
	}

	return total
}

建立一個 chunk() 函式，將陣列拆成小塊。

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func chunk(nums []int, size int) (chunks [][]int) {
	for size < len(nums) {
		nums, chunks = nums[size:], append(chunks, nums[0:size:size])
	}

	return append(chunks, nums)
}

建立一個 sumParallel() 函式，使用特定數量的 goroutine 來將陣列中的所有元素加總。

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func sumParallel(nums []int, concurrency int) int {
	ch := make(chan int)
	chunks := chunk(nums, len(nums)/concurrency)

	for i := 0; i < concurrency; i++ {
		go func(i int) {
			ch <- sum(chunks[i])
		}(i)
	}

	total := 0

	for i := 0; i < concurrency; i++ {
		total += <-ch
	}

	return total
}

在主程式中使用。

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func main() {
	nums := nums(10)

	total := sumParallel(nums, 2)

	log.Println(total) // 55
}

單元測試

建立測試案例。

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func TestSum(t *testing.T) {
	nums := nums(60)

	if sum(nums) != 1830 {
		t.Fail()
	}
}

func TestSumParallel2(t *testing.T) {
	nums := nums(60)

	if sumParallel(nums, 2) != 1830 {
		t.Fail()
	}
}

func TestSumParallel6(t *testing.T) {
	nums := nums(60)

	if sumParallel(nums, 6) != 1830 {
		t.Fail()
	}
}

執行單元測試：

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go test -v .

效能測試

建立 Benchmark 案例：

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func BenchmarkSum(b *testing.B) {
	nums := nums(600000)

	for i := 0; i < b.N; i++ {
		sum(nums)
	}
}

// 使用 2 個 goroutine
func BenchmarkSumParallel2(b *testing.B) {
	nums := nums(600000)

	for i := 0; i < b.N; i++ {
		sumParallel(nums, 2)
	}
}

// 使用 4 個 goroutine
func BenchmarkSumParallel4(b *testing.B) {
	nums := nums(600000)

	for i := 0; i < b.N; i++ {
		sumParallel(nums, 4)
	}
}

// 使用 6 個 goroutine
func BenchmarkSumParallel6(b *testing.B) {
	nums := nums(600000)

	for i := 0; i < b.N; i++ {
		sumParallel(nums, 6)
	}
}

// 使用 8 個 goroutine
func BenchmarkSumParallel8(b *testing.B) {
	nums := nums(600000)

	for i := 0; i < b.N; i++ {
		sumParallel(nums, 8)
	}
}

// 使用 10 個 goroutine
func BenchmarkSumParallel10(b *testing.B) {
	nums := nums(600000)

	for i := 0; i < b.N; i++ {
		sumParallel(nums, 10)
	}
}

執行效能測試：

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go test -v -bench=. -benchmem .

結果：

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BenchmarkSum
BenchmarkSum-12                     5222            222150 ns/op            5519 B/op          0 allocs/op
BenchmarkSumParallel2
BenchmarkSumParallel2-12            9115            124736 ns/op            3340 B/op          3 allocs/op
BenchmarkSumParallel4
BenchmarkSumParallel4-12           16198             73768 ns/op            2052 B/op          4 allocs/op
BenchmarkSumParallel6
BenchmarkSumParallel6-12           19330             63036 ns/op            1956 B/op          5 allocs/op
BenchmarkSumParallel8
BenchmarkSumParallel8-12           16623             71109 ns/op            2198 B/op          5 allocs/op
BenchmarkSumParallel10
BenchmarkSumParallel10-12          17088             72463 ns/op            2536 B/op          6 allocs/op

程式碼