GO語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò)編程（并發(fā)編程）Channel

1、Channel

1.1.1 Channel

單純地將函數(shù)并發(fā)執(zhí)行是沒(méi)有意義的。函數(shù)與函數(shù)間需要交換數(shù)據(jù)才能體現(xiàn)并發(fā)執(zhí)行函數(shù)的意義。

雖然可以使用共享內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，但是共享內(nèi)存在不同的goroutine中容易發(fā)生競(jìng)態(tài)問(wèn)題。為了保證數(shù)據(jù)交換的正確性，必須使用互斥量對(duì)內(nèi)存進(jìn)行加鎖，這種做法勢(shì)必造成性能問(wèn)題。

Go語(yǔ)言的并發(fā)模型是CSP（Communicating Sequential Processes），提倡通過(guò)通信共享內(nèi)存而不是通過(guò)共享內(nèi)存而實(shí)現(xiàn)通信。

如果說(shuō)goroutine是Go程序并發(fā)的執(zhí)行體，channel就是它們之間的連接。channel是可以讓一個(gè)goroutine發(fā)送特定值到另一個(gè)goroutine的通信機(jī)制。

Go 語(yǔ)言中的通道（channel）是一種特殊的類型。通道像一個(gè)傳送帶或者隊(duì)列，總是遵循先入先出（First In First Out）的規(guī)則，保證收發(fā)數(shù)據(jù)的順序。每一個(gè)通道都是一個(gè)具體類型的導(dǎo)管，也就是聲明channel的時(shí)候需要為其指定元素類型。

1.1.2 channel類型

channel是一種類型，一種引用類型。聲明通道類型的格式如下：

var 變量 chan 元素類型

舉幾個(gè)例子：

    var ch1 chan int   // 聲明一個(gè)傳遞整型的通道
    var ch2 chan bool  // 聲明一個(gè)傳遞布爾型的通道
    var ch3 chan []int // 聲明一個(gè)傳遞int切片的通道

1.1.3. 創(chuàng)建channel

通道是引用類型，通道類型的空值是nil。

var ch chan int
fmt.Println(ch) // <nil>

聲明的通道后需要使用make函數(shù)初始化之后才能使用。

創(chuàng)建channel的格式如下：

make(chan 元素類型, [緩沖大小])

channel的緩沖大小是可選的。

舉幾個(gè)例子：

ch4 := make(chan int)
ch5 := make(chan bool)
ch6 := make(chan []int)

1.1.4 channel操作

通道有發(fā)送（send）、接收(receive）和關(guān)閉（close）三種操作。

發(fā)送和接收都使用<-符號(hào)。

現(xiàn)在我們先使用以下語(yǔ)句定義一個(gè)通道：

ch := make(chan int)

發(fā)送
將一個(gè)值發(fā)送到通道中。

ch <- 10 // 把10發(fā)送到ch中

接收
從一個(gè)通道中接收值。

x := <- ch // 從ch中接收值并賦值給變量x
<-ch       // 從ch中接收值，忽略結(jié)果

關(guān)閉
我們通過(guò)調(diào)用內(nèi)置的close函數(shù)來(lái)關(guān)閉通道。

close(ch)

關(guān)于關(guān)閉通道需要注意的事情是，只有在通知接收方goroutine所有的數(shù)據(jù)都發(fā)送完畢的時(shí)候才需要關(guān)閉通道。通道是可以被垃圾回收機(jī)制回收的，它和關(guān)閉文件是不一樣的，在結(jié)束操作之后關(guān)閉文件是必須要做的，但關(guān)閉通道不是必須的。

關(guān)閉后的通道有以下特點(diǎn)：

    1.對(duì)一個(gè)關(guān)閉的通道再發(fā)送值就會(huì)導(dǎo)致panic。
    2.對(duì)一個(gè)關(guān)閉的通道進(jìn)行接收會(huì)一直獲取值直到通道為空。
    3.對(duì)一個(gè)關(guān)閉的并且沒(méi)有值的通道執(zhí)行接收操作會(huì)得到對(duì)應(yīng)類型的零值。
    4.關(guān)閉一個(gè)已經(jīng)關(guān)閉的通道會(huì)導(dǎo)致panic。

1.1.5 無(wú)緩沖的通道

無(wú)緩沖的通道又稱為阻塞的通道。我們來(lái)看一下下面的代碼：

func main() {
    ch := make(chan int)
    ch <- 10
    fmt.Println("發(fā)送成功")
}

上面這段代碼能夠通過(guò)編譯，但是執(zhí)行的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)以下錯(cuò)誤：

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

goroutine 1 [chan send]:
main.main()
        .../src/github.com/pprof/studygo/day06/channel02/main.go:8 +0x54

為什么會(huì)出現(xiàn)deadlock錯(cuò)誤呢？

因?yàn)槲覀兪褂胏h := make(chan int)創(chuàng)建的是無(wú)緩沖的通道，無(wú)緩沖的通道只有在有人接收值的時(shí)候才能發(fā)送值。就像你住的小區(qū)沒(méi)有快遞柜和代收點(diǎn)，快遞員給你打電話必須要把這個(gè)物品送到你的手中，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是無(wú)緩沖的通道必須有接收才能發(fā)送。

上面的代碼會(huì)阻塞在ch <- 10這一行代碼形成死鎖，那如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？

一種方法是啟用一個(gè)goroutine去接收值，例如：

func recv(c chan int) {
    ret := <-c
    fmt.Println("接收成功", ret)
}
func main() {
    ch := make(chan int)
    go recv(ch) // 啟用goroutine從通道接收值
    ch <- 10
    fmt.Println("發(fā)送成功")
}

無(wú)緩沖通道上的發(fā)送操作會(huì)阻塞，直到另一個(gè)goroutine在該通道上執(zhí)行接收操作，這時(shí)值才能發(fā)送成功，兩個(gè)goroutine將繼續(xù)執(zhí)行。相反，如果接收操作先執(zhí)行，接收方的goroutine將阻塞，直到另一個(gè)goroutine在該通道上發(fā)送一個(gè)值。

使用無(wú)緩沖通道進(jìn)行通信將導(dǎo)致發(fā)送和接收的goroutine同步化。因此，無(wú)緩沖通道也被稱為同步通道。

1.1.6 有緩沖的通道

解決上面問(wèn)題的方法還有一種就是使用有緩沖區(qū)的通道。

我們可以在使用make函數(shù)初始化通道的時(shí)候?yàn)槠渲付ㄍǖ赖娜萘?，例如?/p>

func main() {
    ch := make(chan int, 1) // 創(chuàng)建一個(gè)容量為1的有緩沖區(qū)通道
    ch <- 10
    fmt.Println("發(fā)送成功")
}

只要通道的容量大于零，那么該通道就是有緩沖的通道，通道的容量表示通道中能存放元素的數(shù)量。就像你小區(qū)的快遞柜只有那么個(gè)多格子，格子滿了就裝不下了，就阻塞了，等到別人取走一個(gè)快遞員就能往里面放一個(gè)。

我們可以使用內(nèi)置的len函數(shù)獲取通道內(nèi)元素的數(shù)量，使用cap函數(shù)獲取通道的容量，雖然我們很少會(huì)這么做。

1.1.7

可以通過(guò)內(nèi)置的close()函數(shù)關(guān)閉channel（如果你的管道不往里存值或者取值的時(shí)候一定記得關(guān)閉管道）

package main

import "fmt"

func main() {
    c := make(chan int)
    go func() {
        for i := 0; i < 5; i++ {
            c <- i
        }
        close(c)
    }()
    for {
        if data, ok := <-c; ok {
            fmt.Println(data)
        } else {
            break
        }
    }
    fmt.Println("main結(jié)束")
}

1.1.8 如何優(yōu)雅的從通道循環(huán)取值

當(dāng)通過(guò)通道發(fā)送有限的數(shù)據(jù)時(shí)，我們可以通過(guò)close函數(shù)關(guān)閉通道來(lái)告知從該通道接收值的goroutine停止等待。當(dāng)通道被關(guān)閉時(shí)，往該通道發(fā)送值會(huì)引發(fā)panic，從該通道里接收的值一直都是類型零值。那如何判斷一個(gè)通道是否被關(guān)閉了呢？

我們來(lái)看下面這個(gè)例子：

// channel 練習(xí)
func main() {
    ch1 := make(chan int)
    ch2 := make(chan int)
    // 開(kāi)啟goroutine將0~100的數(shù)發(fā)送到ch1中
    go func() {
        for i := 0; i < 100; i++ {
            ch1 <- i
        }
        close(ch1)
    }()
    // 開(kāi)啟goroutine從ch1中接收值，并將該值的平方發(fā)送到ch2中
    go func() {
        for {
            i, ok := <-ch1 // 通道關(guān)閉后再取值ok=false
            if !ok {
                break
            }
            ch2 <- i * i
        }
        close(ch2)
    }()
    // 在主goroutine中從ch2中接收值打印
    for i := range ch2 { // 通道關(guān)閉后會(huì)退出for range循環(huán)
        fmt.Println(i)
    }
}

從上面的例子中我們看到有兩種方式在接收值的時(shí)候判斷通道是否被關(guān)閉，我們通常使用的是for range的方式。

1.1.9單向通道

有的時(shí)候我們會(huì)將通道作為參數(shù)在多個(gè)任務(wù)函數(shù)間傳遞，很多時(shí)候我們?cè)诓煌娜蝿?wù)函數(shù)中使用通道都會(huì)對(duì)其進(jìn)行限制，比如限制通道在函數(shù)中只能發(fā)送或只能接收。

Go語(yǔ)言中提供了單向通道來(lái)處理這種情況。例如，我們把上面的例子改造如下：

func counter(out chan<- int) {
    for i := 0; i < 100; i++ {
        out <- i
    }
    close(out)
}

func squarer(out chan<- int, in <-chan int) {
    for i := range in {
        out <- i * i
    }
    close(out)
}
func printer(in <-chan int) {
    for i := range in {
        fmt.Println(i)
    }
}

func main() {
    ch1 := make(chan int)
    ch2 := make(chan int)
    go counter(ch1)
    go squarer(ch2, ch1)
    printer(ch2)
}

其中，

1.chan<- int是一個(gè)只能發(fā)送的通道，可以發(fā)送但是不能接收；
2.<-chan int是一個(gè)只能接收的通道，可以接收但是不能發(fā)送。

在函數(shù)傳參及任何賦值操作中將雙向通道轉(zhuǎn)換為單向通道是可以的，但反過(guò)來(lái)是不可以的。

1.1.10 通道總結(jié)

channel常見(jiàn)的異常總結(jié)，如下圖：

注意:關(guān)閉已經(jīng)關(guān)閉的channel也會(huì)引發(fā)panic。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-707730.html

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