Что такое паттерн Worker Pool (пул воркеров) в Go и для чего он используется?

Паттерн Worker Pool (пул воркеров) — это один из основных подходов к организации конкурентности в Go. Его суть заключается в создании фиксированного числа горутин-воркеров, которые обрабатывают задачи из общей очереди (канала).

Это позволяет контролировать количество одновременно выполняемых операций, предотвращая исчерпание системных ресурсов (памяти, CPU).

Как это работает:

1. Создается канал для задач (jobs) и канал для результатов (results).
2. Запускается заранее определенное количество горутин-воркеров.
3. Каждый воркер в цикле читает задачу из канала jobs, выполняет её и отправляет результат в канал results.
4. Когда все задачи отправлены в jobs, канал закрывается (close(jobs)). Воркеры завершат работу, когда канал jobs опустеет.

Пример:

// worker — это горутина, которая получает задачи из канала jobs и отправляет результат в results.
func worker(id int, jobs <-chan int, results chan<- int) {
    for j := range jobs {
        // Имитация сложной работы
        // time.Sleep(time.Second)
        results <- j * 2
    }
}

func main() {
    const numJobs = 5
    jobs := make(chan int, numJobs)
    results := make(chan int, numJobs)

    // Запускаем 3 воркера. Больше воркеров не будет создано.
    for w := 1; w <= 3; w++ {
        go worker(w, jobs, results)
    }

    // Отправляем 5 задач в очередь.
    for j := 1; j <= numJobs; j++ {
        jobs <- j
    }
    close(jobs) // Важно закрыть канал, чтобы воркеры завершили работу.

    // Собираем результаты.
    for a := 1; a <= numJobs; a++ {
        <-results
    }
}

Преимущества:

• Контроль параллелизма: Ограничивает количество одновременно работающих горутин, защищая систему от перегрузки.
• Переиспользование ресурсов: Горутины не создаются для каждой задачи, а переиспользуются, что снижает накладные расходы.

Недостатки:

• Сложность реализации: Требует аккуратной работы с каналами и синхронизацией.
• Статический размер пула: Размер пула обычно определяется заранее. Динамическое изменение размера пула усложняет код.

Паттерн широко используется в задачах с высокой конкуренцией: обработка HTTP-запросов, парсинг больших объемов данных, обработка сообщений из очередей (Kafka, RabbitMQ).