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Go言語でのステート管理

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2015/4/13 @GunosyGo #12

Published in: Technology
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Go言語でのステート管理

  1. 1. Go言語でのステート管理 © 2015 sprout Inc. All Rights Reserved. 1 株式会社スプラウト 高橋 明 Twitter : @Talos208
  2. 2. 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 © 2015 sprout Inc. All Rights Reserved. 2
  3. 3. FSMによるステート管理 © 2015 sprout Inc. All Rights Reserved. 3 • 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1 状態1 トリガー2 状態1 トリガー3 状態2 トリガー4 状態2 トリガー5 状態1 トリガー6 終了 状態遷移図 状態遷移表
  4. 4. 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: . . . © 2015 sprout Inc. All Rights Reserved. 4
  5. 5. 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 © 2015 sprout Inc. All Rights Reserved. 5
  6. 6. 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 © 2015 sprout Inc. All Rights Reserved. 6 • 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
  7. 7. 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() } } © 2015 sprout Inc. All Rights Reserved. 7 func State1() { // 状態1の処理 switch { case trigger2(): State1() case trigger3(): State2() default: State1() } } . . . func main() { Start() }
  8. 8. 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) © 2015 sprout Inc. All Rights Reserved. 8 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
  9. 9. goroutineの利用 © 2015 sprout Inc. All Rights Reserved. 9 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 }
  10. 10. 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 © 2015 sprout Inc. All Rights Reserved. 10
  11. 11. 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 © 2015 sprout Inc. All Rights Reserved. 11

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