【Go】クロージャで何が便利なのか理解するためにRedisのようなKVS機能を作る
Goの学習をはじめてクロージャという概念の理解に苦しんでました。「クロージャってどんな場面で使うんだろう？何が嬉しくてクロージャを使っているんだろう？」
何に使うか理解出来なものを、理解できないので調べていたらクロージャを使うことでRedisのようなKVSをGoのクロージャで作ることができるようなので、クロージャの理解と合わせてRedisのようなKVSを作ってみます
Redis
Redisとは、key - valueをペアとした値をメモリ上で永続化することができるツールです。 任意のkeyとvalueをセットすることで、あるvalueが必要なときにセットしたkeyを指定することで呼び出すことが出来ます。
# key と valueをセット
> set mykey "my value"
OK
# keyに紐づくvalueを呼び出す
> get mykey
"my value"この様な仕組みをGoのクロージャを用いることで実装することが出来ます。
クロージャでキーバリューストアを実装する
まずは、任意のkeyとvalueを登録する機能をクロージャで実装してみます。 期待する動作を第1引数で渡し、第2引数と第3引数には key, valueを渡す実装を考えてみます 以下のように実行すれば、対応するkey, valueが保存される想定です。
kvs := closureKvs()
// "命令", "キー", "値"
kvs("ADD", "mykey", "my value")closureKvs() という関数は、戻り値として関数を返します。この関数は、命令・キー・値を引数として受け取り、どんな型でも返せるように interface{} 型を戻り値として返す関数です。
func closureKvs() func(cmd string, key string, val interface{}) interface{} {
store := make(map[string]interface{})
return func(cmd string, key string, val interface{}) interface{} {
// ...
}
}第３引数の val では、string型でもint型でも受け取れるように interface{} としています。
そして、 closureKvs() 内に変数storeを作成します。変数storeに指定したキーと値を格納できるように、キーをstring型、値にinterface型を指定しています。
一見、変数storeはローカル変数に見えますが、内部的にはクロージャに属する変数として機能しています。クロージャに属する変数として機能するとは、変数storeが何かしらの形で参照され続ける限り、格納されている値が破棄されることがありません。
通常、関数内のローカル変数は、関数の実行が完了した時点で破棄されるためクロージャによって捕捉された場合の変数と挙動が異なります。
この挙動を理解できずに、クロージャの理解を苦しめていました。では、どの様な変数がクロージャに属する変数としてみなされるのか？という疑問が残りますが、後ほど説明したいと思います。
キーと値を格納する処理を実装する
以下の処理を実行することで、キーと値を保持し続ける closureKvs() を実装していきます。
OK と返ってこれば、保存は成功しているとみなします。
func main() {
kvs := closureKvs()
// "命令", "キー", "値"
result := kvs("ADD", "mykey", "my value")
fmt.Println(result) // => OK
}switch文を使って、命令として受け取った文字列を判定して処理を分けていきます。
今回はキーと値を格納する処理なので "ADD" を受け取った場合は、 クロージャに属する変数storeに store[key] = val として値を代入しています。そして成功したことを知らせる文字列 "OK" を返しています。
func closureKvs() func(cmd string, key string, val interface{}) interface{} {
store := make(map[string]interface{})
return func(cmd string, key string, val interface{}) interface{} {
switch cmd {
case "ADD":
store[key] = val
return "OK"
}
return nil
}
}以下で処理確認することができるので任意のキーと値を指定して実行してみてください。
OKと標準出力されれば成功です。
https://play.golang.org/p/g0fzf1gagBZ
格納した値を取得する
キーと値を保持する機能が作れたので、次はキーに紐づく値を取得できるようすることで、よりRedisらしくなっていきす。
値を取得したいので次は "GET" と命令して、取得したい キーを指定できるように実装していきます。
呼び出し側の処理はこんな感じです
func main() {
kvs := closureKvs()
// キーと値を格納する
result := kvs("ADD", "mykey", "my value")
fmt.Println(result) // => OK
// 取得したいキーを取得してGETと命令する
value := kvs("GET", "mykey", "")
fmt.Println(value) // => my value
}では、GETを渡したときの処理を追加していきます。
"GET" という命令を受け取ったとき、変数storeからキーを取得してその値を返す処理を追加することで、対応するキーに対応する値を取得できるようになります。
func closureKvs() func(cmd string, key string, val interface{}) interface{} {
store := make(map[string]interface{})
return func(cmd string, key string, val interface{}) interface{} {
switch cmd {
case "ADD":
store[key] = val
return "OK"
// ここから
case "GET":
getVal := store[key]
return getVal
// ここまでを追加
}
return nil
}
}ここで処理を確認できます。
https://play.golang.org/p/ks4pIVqHPr8
どの様な変数がクロージャに属するのか？
先程、変数storeはクロージャに属する変数として捕捉され、通常のローカル関数とは挙動が異なると説明しましたが、ではどの様な状況で変数はクロージャに属するのかを見ていきます。
func closureKvs() func(cmd string, key string, val interface{}) interface{} {
// クロージャに属する変数
store := make(map[string]interface{})
return func(cmd string, key string, val interface{}) interface{} {
// ...
}
}複数の変数を関数内に定義して、どの変数がクロージャに属し、どの変数が通常のローカル変数としてみなされるのか見ていきます。
func checkClosureVariable() func() int {
a := 1
b := 5
c := 10
return func() int {
c *= 10
return c
}
}上記のクロージャを定義した場合、クロージャに属される変数と補足されるのは変数cのみです。
その他の変数a, cは checkClosureVariable() の処理が完了した時点でメモリ上から値が破棄されるが、クロージャに属される変数cは、何かしらの形で参照され続ける限り値を保持し続けます。
まとめ
「Go クロージャ」と調べると、クロージャの説明はたくさんありましたが、実際にどの様な使い方ができるのかのイメージが出来ずに理解に苦しでいました。
ただ、クロージャを利用することでRedisのようなKVSを実装できることを知り、楽しみながらクロージャを理解できた気がします。
参考
書籍: スターティングGO言語
