Go言語でのステート管理

Go言語でのステート管理
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株式会社スプラウト
高橋明
Twitter : @Talos208

HTTPは(基本)Stateless
• 1回のHTTPリクエスト＋レスポンスで完結している
• 一連のアクセスかどうか、HTTPではチェックできない
• cookieなどを使って、間接的にステート管理
• HTTPでなければ、プロトコル上でステート管理できる
• HTTPでも、WebSocket/WebRTCなら可能
• その際の手法はHTTP＋cookieとは異なる
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FSMによるステート管理
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• Finite State Machine
有限個の状態からなるステートマシン
開始状態0 状態1 状態2
トリガー0 状態0
トリガー6 終了
状態遷移図状態遷移表

gotoによる実装
func main() {
Start:
// 開始状態の処理
if trigger0() {
goto State0
}
goto Start
State0:
// 状態0の処理
if trigger1() {
goto State1
} else if trigger4() {
goto State2
}
goto State0
State1:
.
.
.
4

Pros & Cons
• Pros
• 処理そのままの形で書け、記述量が少ない
• FSMにあるどのような遷移でも記述できる
• Cons
• FSMが大きくなると見通しが悪い
• 共通処理やデータの管理が大変
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4.Tail call eliminationを利用
• 手続き末尾での手続き呼び出し
• 手続きからの戻り値を自身の戻り値にする
• 上記を満たす手続き呼び出しをTail callと呼び、単純なジャン
プに最適化可能
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• これを利用して、関数のsyntaxでgotoを書ける
• ただし、最適化が行われるかどうかは、処理系依存
関数コール
関数コール
リターン
リターン
関数コール
関数コール
リターン
リターン

Tail Callを使用した実装
func Start() {
// 初期状態の処理
switch {
case trigger0():
State0()
default:
Start()
}
}
func State0() {
// 状態0の処理
switch {
case trigger1():
State1()
case trigger4():
State2()
default:
State0()
}
}
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func State1() {
// 状態1の処理
switch {
case trigger2():
State1()
case trigger3():
State2()
default:
State1()
}
}
.
.
.
func main() {
Start()
}

Goではtail call eliminationされるか
main.Start:
0000000000002000 movq %gs:0x000008a0,%rcx
0000000000002009 cmpq 0x10(%rcx),%rsp
000000000000200d ja 0x00002016
000000000000200f callq runtime.morestack_noctxt
0000000000002014 jmp main.Start
0000000000002016 movq $0x00000001,%rax
000000000000201d cmpb $0x00,%al
000000000000201f je 0x00002027
0000000000002021 callq main.State1
0000000000002026 ret
0000000000002027 callq main.Start
000000000000202c jmp 0x00002026
000000000000202e addb %al,(%rax)
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スタックが足りな
ければ伸長
trigger0()をコール（最適化）
State1をコール
自身（Start）をコール
リターン
リターン
• ……されていない
• 実行するとスタックを食いつぶす

goroutineの利用
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func Start(q chan bool) {
// 初期状態の処理
switch {
case trigger0():
go State0(q)
default:
go Start(q)
}
}
func State0(q chan bool) {
// 状態0の処理
switch {
case trigger1():
go State1(q)
case trigger4():
go State2(q)
default:
go State0(q)
}
}
func State1(q chan bool) {
// 状態0の処理
switch {
case trigger2():
go State1(q)
case trigger3():
go State2(q)
default:
go State1(q)
}
}
.
.
.
func main() {
q := make(chan bool)
go Start(q)
<-q
}

Pros & Cons
• Pros
• GoでTailCallっぽく書いてもスタックを消費していかない
• 「go ××」という記述が遷移っぽい
• 複数のFSMが同時に動く状態を自然に書ける
• Cons
• main()と並列に動いてしまうので、終了を待ち受けないとならない
• goroutineの呼び忘れ/多重呼び出しのバグがありうる
• 実際にやらかしました……
• CPU負荷、メモリ消費量が少々増える
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まとめ
• HTTPでない場合、ステート管理が必要になることがある
• ステート管理手法の一つにFSMがある
• Go言語では複数の書き方がある
• goto
• TailCall(将来の最適化に期待？)
• goroutine
• 他にも
• for + switch
• State Pattern
• 目的に応じて使い分けよう
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