Jaké jsou běžné vzory souběhu (concurrency) v jazyce Go?

Question

Accepted Answer

Go goroutines a kanály umožňují soubor dobře etablovaných **vzorů souběhu**, které řeší běžné problémy — distribuci práce, fan-out/in, pipelines a omezování rychlosti. Znalost těchto idiomatických vzorů vám umožní vytvářet správné a efektivní souběžné systémy.

## Worker pool — ohraničený souběh

```go
func workerPool(jobs <-chan int, results chan<- int, numWorkers int) {
    var wg sync.WaitGroup
    for w := 0; w < numWorkers; w++ {     // a FIXED number of workers
        wg.Add(1)
        go func() {
            defer wg.Done()
            for job := range jobs {        // each worker pulls jobs until the channel closes
                results <- process(job)
            }
        }()
    }
    wg.Wait()
    close(results)
}
```

**Worker pool** spouští pevný počet goroutin konzumujících ze sdíleného kanálu úloh — ohraničuje souběh (např. neotvírejte 10 000 připojení k DB; používejte 10 pracovníků). Toto je nejdůležitější vzor pro kontrolu využívání prostředků.

## Fan-out / fan-in

```text
Fan-out: distribute work across MULTIPLE goroutines (parallelize)
Fan-in:  MERGE results from multiple goroutines back into one channel
```

```go
// fan-in: merge several channels into one
func merge(channels ...<-chan int) <-chan int {
    out := make(chan int)
    var wg sync.WaitGroup
    for _, ch := range channels {
        wg.Add(1)
        go func(c <-chan int) {
            defer wg.Done()
            for v := range c { out <- v }   // forward each channel's values to out
        }(ch)
    }
    go func() { wg.Wait(); close(out) }()    // close out when all sources are drained
    return out
}
```

## Pipeline — fáze propojené kanály

```go
// each stage is a goroutine: receives from an input channel, sends to an output channel
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
}
// compose: square(generate(1,2,3)) → a streaming pipeline
for result := range square(generate(1, 2, 3)) { fmt.Println(result) }
```

**Pipeline** řetězí fáze zpracování prostřednictvím kanálů — data proudí, každá fáze je transformuje souběžně.

## Omezování rychlosti

```go
limiter := time.Tick(200 * time.Millisecond)   // a tick every 200ms
for req := range requests {
    <-limiter                                    // wait for the next tick before proceeding
    go handle(req)                                // → at most 5 requests/second
}
```

## Zrušení s kontextem (cross-cutting)

```go
select {
case result := <-work:
case <-ctx.Done():    return   // stop on cancellation — prevents leaks
}
```

## Proč to má znaczení

Tyto vzory souběhu jsou praktická sada nástrojů pro vytváření skutečných souběžných systémů Go, které přeměňují surové goroutiny a kanály na strukturovaná, správná řešení opakujících se problémů.

**Worker pool** je obzvláště důležitý — ohraničuje souběh, aby chránil omezené prostředky (připojení k databázi, limity API, paměť), a zabraňuje běžné chybě nekontrolovaného vytváření goroutin, které vyčerpávají systém. **Fan-out/fan-in** paralelizuje práci a slučuje výsledky; **pipelines** čistě modelují transformace streamovaných dat; **omezování rychlosti** řídí propustnost.

Spojeno se **zrušením na základě kontextu** (aby se zabránilo únikům goroutin), jsou tyto vzory způsobem, jak produkční služby Go bezpečně a efektivně řeší souběh.

Ich pochopení — a zejména znalost ohraničování souběhu pomocí worker poolů místo spouštění neomezených goroutin — je znakem seniorské zdatnosti v Go a často se objevuje v pokročilých interview otázkách, protože naivní souběh (neomezené goroutiny, úniky, závodní podmínky) je běžným zdrojem výrobních selhání.