面试题：高并发网络编程中协程的应用与优化

使用协程处理大量网络连接请求

选择合适的协程库：在Python中可使用asyncio库，在Go语言中有原生的goroutine。以asyncio为例，创建一个异步函数来处理每个网络连接请求，如：

import asyncio

async def handle_connection(reader, writer):
    data = await reader.read(1024)
    message = data.decode('utf - 8')
    addr = writer.get_extra_info('peername')
    print(f"Received {message!r} from {addr!r}")

    writer.write(b'OK')
    await writer.drain()
    writer.close()
    await writer.wait_closed()

启动协程监听连接：使用asyncio.start_server来启动一个服务器，将处理函数注册到事件循环中，如：

async def main():
    server = await asyncio.start_server(
        handle_connection, '127.0.0.1', 8888)

    addr = server.sockets[0].getsockname()
    print(f'Serving on {addr}')

    async with server:
        await server.serve_forever()

asyncio.run(main())

在Go语言中，使用net/http包结合goroutine处理请求：

package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
)

func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    fmt.Fprintf(w, "OK")
}

func main() {
    http.HandleFunc("/", handler)
    fmt.Println("Serving on :8080")
    http.ListenAndServe(":8080", nil)
}

每个新的HTTP请求都会由一个新的goroutine来处理。

针对性能瓶颈的优化措施

I/O阻塞优化
- 使用异步I/O操作：在asyncio中，await关键字确保在执行I/O操作（如读取或写入网络数据）时，事件循环可以去执行其他可运行的协程，从而避免线程阻塞。在Go语言中，网络I/O操作默认是异步非阻塞的，goroutine会在I/O操作等待时让出执行权。
- 优化I/O缓冲区：合理设置I/O缓冲区大小可以减少I/O操作的次数。例如在Python的asyncio中，通过调整reader和writer的缓冲区参数，在Go语言中，可通过bufio包来优化I/O操作的缓冲区。
资源竞争优化
- 使用锁机制：当多个协程需要访问共享资源时，使用互斥锁（在Python中可使用asyncio.Lock，在Go语言中可使用sync.Mutex）来保护共享资源。例如在Python中：

import asyncio

lock = asyncio.Lock()
shared_resource = 0

async def update_shared_resource():
    global shared_resource
    async with lock:
        shared_resource += 1

在Go语言中：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var (
    sharedResource int
    mutex         sync.Mutex
)

func updateSharedResource() {
    mutex.Lock()
    sharedResource++
    mutex.Unlock()
}

- **使用无锁数据结构**：对于一些高并发场景，可使用无锁数据结构（如在Go语言中，`sync.Map`是一个线程安全的无锁映射）来避免锁带来的性能开销。
- **减少共享资源**：尽量将数据封装在协程内部，避免不必要的共享，从而减少资源竞争的可能性。

星途面试题库

面试题：高并发网络编程中协程的应用与优化

知识考点

面试题答案

使用协程处理大量网络连接请求

针对性能瓶颈的优化措施