实现并发安全的资源池管理

题目

实现并发安全的资源池管理

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐⭐

考点

channel缓冲机制, select超时控制, 并发资源管理, 错误处理

快速回答

实现要点：

• 使用带缓冲的channel作为资源池容器
• 通过select实现超时控制防止死锁
• 使用sync.Once确保资源关闭安全性
• 处理获取资源时的错误场景

问题场景

设计一个数据库连接池，要求：

1. 支持并发获取/释放连接
2. 获取连接时支持超时控制
3. 连接耗尽时阻塞等待直到有资源释放
4. 安全关闭资源池并处理残留请求

解决方案

type Pool struct {
    resources chan *Resource
    closed    bool
    closeOnce sync.Once
    closeChan chan struct{}
}

func NewPool(size int) *Pool {
    p := &Pool{
        resources: make(chan *Resource, size),
        closeChan: make(chan struct{}),
    }
    // 初始化资源
    for i := 0; i < size; i++ {
        p.resources <- NewResource()
    }
    return p
}

func (p *Pool) Acquire(timeout time.Duration) (*Resource, error) {
    select {
    case res := <-p.resources:
        return res, nil
    case <-time.After(timeout):
        return nil, errors.New("timeout")
    case <-p.closeChan:
        return nil, errors.New("pool closed")
    }
}

func (p *Pool) Release(res *Resource) {
    select {
    case p.resources <- res: // 正常归还
    case <-p.closeChan: // 资源池已关闭
        res.Close() // 直接销毁资源
    }
}

func (p *Pool) Close() {
    p.closeOnce.Do(func() {
        close(p.closeChan)  // 通知所有协程
        close(p.resources)  // 关闭channel
        for res := range p.resources { // 清理残留资源
            res.Close()
        }
    })
}

核心原理

• 缓冲channel：固定容量的channel模拟资源池，长度即最大连接数
• select多路复用：同时监听资源获取、超时和关闭信号
• sync.Once：确保关闭操作只执行一次，避免panic
• 双通道关闭：closeChan通知释放协程立即终止，resources通道关闭触发资源清理

最佳实践

1. 使用make(chan T, size)创建缓冲通道作为容器
2. 在Acquire中使用time.After实现超时控制
3. Release时检查关闭状态，避免向已关闭channel发送数据
4. Close方法中先关闭通知通道，再处理资源通道

常见错误

扩展知识

• 泄漏风险：goroutine阻塞在channel操作时，需通过context实现级联取消
• 动态扩容：结合sync.Mutex和条件变量实现弹性资源池
• 健康检查：在Release时验证资源有效性，销毁不可用资源
• atomic优化：使用atomic.Bool替代closed bool标志避免数据竞争