Go的魅力

本文通过一个例子来展示Go语言的魅力。

打印输出前n个数中的质数

在开始学习编程时，很多人都会遇到这个经典的题目，打印前n个数中的质数。但如何并行解决这个问题呢？

一个直接的思路是，如果我们打印前100个数中的质数，我们直接找100个工人，每个工人计算其中一个数是不是质数，如果是质数则输出该数。虽然这是一个可行的解决方案，但不够优雅。特别是较小数容易判断是否是质数，较大数不容易判断，造成了工人之间负载不平衡。

下面有一段很好的代码展示了如何并行解决这个问题。代码用Go语言实现，这个例子也展示了Go语言的魅力。

这个解决方案的核心思想在于，将判断是否是质数转换为一个流水线任务。假如我们有100个工人，编号从1到100.当需要判断数字29是不是质数时，只需要向1号工人问一下，29能不能被2整除，向2号工人问一下，29能不能被3整除…这样如果前28个工人都回答不能整除，则29就是质数。

上面的计算仍有冗余，可以优化。判断一个数是否是质数，只需要拿比它小的质数除一下，并不需要比它小的所有数。这样我们需要计算2，3，5…的工人，而不需要计算4的工人。

最后一点，工人是个动态增多的过程，当我们判断出一个质数时，才需要新增这个工人。例如，当我们需要判断2，3，4，5，6…是否是质数，我们知道2是质数，则产生一个工人负责计算2，当3来到时，发现3不能被2整除，则产生一个工人负责计算3，以此类推。

下面我们看源码。

func primetask(c chan int) {
    p := <- c
    if p > goal {
        os.Exit(0)
    }
    fmt.Println(p)
    nc := make(chan int)
    go primetask(nc)
    for {
        i := <- c
        if i % p != 0 {
            nc <- i
        }
    }
}

在主函数进行调用时，用以下方式

c := make(chan int)
go primetask(c)
for i := 2;; i++ {
    c <- i
}

每调用一次primetask时，产生一个工人。第一次在主函数调用go primetask(c)时，这个c就是流水线的输入。先输入2，这时函数内p的值变为2，然后打印输出2，表明2是一个质数。从此以后这个函数负责计算新来的值是不是被2整除。另外这个函数还需要构造和下一个工人的通道，即nc，当这个工人发现新来的数字不能被2整除时，需要通过nc交给下一个工人。每个工人第一次接受到的值（p）是不能被前面所有工人整除的值，即是一个质数，打印输出。之后，每个工人需要检查新来的值是否能被p整除，如果能，则无需发给下一个工人，如果不能，则发给下一个工人。

通过这个小例子可以看到Go语言精妙的地方。一门优秀的语言往往能解放思想，提高生产力。