《Go语言四十二章经》第二十二章 通道(channel)

2023年4月30日 145次阅读

《Go语言四十二章经》第二十二章 通道(channel)

作者：李骁

22.1 通道(channel)

Go 奉行通过通信来共享内存，而不是共享内存来通信。所以，channel 是goroutine之间互相通信的通道，goroutine之间可以通过它发消息和接收消息。

channel是进程内的通信方式，因此通过channel传递对象的过程和调用函数时的参数传递行为比较一致，比如也可以传递指针等。

channel是类型相关的，一个channel只能传递（发送或接受 | send or receive）一种类型的值，这个类型需要在声明channel时指定。

默认的，信道的存消息和取消息都是阻塞的 (叫做无缓冲的信道)

使用make来建立一个通道：

var channel chan int = make(chan int)
// 或
channel := make(chan int)

Go中channel可以是发送（send）、接收（receive）、同时发送（send）和接收（receive）。

// 定义接收的channel
receive_only := make (<-chan int)
 
// 定义发送的channel
send_only := make (chan<- int)

// 可同时发送接收
send_receive := make (chan int)
  • chan<- 表示数据进入通道，要把数据写进通道，对于调用者就是发送。
  • <-chan 表示数据从通道出来，对于调用者就是得到通道的数据，当然就是接收。

定义只发送或只接收的channel意义不大，一般用于在参数传递中：

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    c := make(chan int) // 不使用带缓冲区的channel
    go send(c)
    go recv(c)
    time.Sleep(3 * time.Second)
close(c)
}

// 只能向chan里send数据
func send(c chan<- int) {
    for i := 0; i < 10; i++ {

        fmt.Println("send readey ", i)
        c <- i
        fmt.Println("send ", i)
    }
}

// 只能接收channel中的数据
func recv(c <-chan int) {
    for i := range c {
        fmt.Println("received ", i)
    }
}

程序输出：

send readey  0
send  0
send readey  1
received  0
received  1
send  1
send readey  2
send  2
send readey  3
received  2
received  3
send  3
send readey  4
send  4
send readey  5
received  4
received  5
send  5
send readey  6
send  6
send readey  7
received  6
received  7
send  7
send readey  8
send  8
send readey  9
received  8
received  9
send  9

运行结果上我们可以发现一个现象，往channel 发送数据后，这个数据如果没有取走，channel是阻塞的，也就是不能继续向channel 里面发送数据。因为上面代码中，我们没有指定channel 缓冲区的大小，默认是阻塞的。

我们可以建立带缓冲区的 channel：

c := make(chan int, 1024)

我们把前面的程序修改下：

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    c := make(chan int, 10) // 使用带缓冲区的channel
    go send(c)
    go recv(c)
    time.Sleep(3 * time.Second)
    close(c)
}

// 只能向chan里send发送数据
func send(c chan<- int) {
    for i := 0; i < 10; i++ {

        fmt.Println("send readey ", i)
        c <- i
        fmt.Println("send ", i)
    }
}

// 只能接收channel中的数据
func recv(c <-chan int) {
    for i := range c {
        fmt.Println("received ", i)
    }
}

程序输出：

send readey  0
send  0
send readey  1
send  1
send readey  2
send  2
send readey  3
send  3
send readey  4
send  4
send readey  5
received  0
received  1
received  2
received  3
received  4
received  5
send  5
send readey  6
send  6
send readey  7
send  7
send readey  8
send  8
send readey  9
send  9
received  6
received  7
received  8
received  9

从运行结果我们可以看到（每次执行顺序不一定相同，goroutine 运行导致的原因），带有缓冲区的channel，在缓冲区有数据而未填满前，读取不会出现阻塞的情况。

  • 无缓冲的通道（unbuffered channel）是指在接收前没有能力保存任何值的通道。

这种类型的通道要求发送 goroutine 和接收 goroutine 同时准备好，才能完成发送和接收操作。如果两个goroutine没有同时准备好，通道会导致先执行发送或接收操作的 goroutine 阻塞等待。

这种对通道进行发送和接收的交互行为本身就是同步的。

  • 有缓冲的通道（buffered channel）是一种在被接收前能存储一个或者多个值的通道。

这种类型的通道并不强制要求 goroutine 之间必须同时完成发送和接收。通道会阻塞发送和接收动作的条件也会不同。只有在通道中没有要接收的值时，接收动作才会阻塞。只有在通道没有可用缓冲区容纳被发送的值时，发送动作才会阻塞。

这导致有缓冲的通道和无缓冲的通道之间的一个很大的不同：无缓冲的通道保证进行发送和接收的 goroutine 会在同一时间进行数据交换；有缓冲的通道没有这种保证。

如果给定了一个缓冲区容量，通道就是异步的。只要缓冲区有未使用空间用于发送数据，或还包含可以接收的数据，那么其通信就会无阻塞地进行。

可以通过内置的close函数来关闭channel实现。

  • channel不像文件一样需要经常去关闭，只有当你确实没有任何发送数据了，或者你想显式的结束range循环之类的，才去关闭channel；

  • 关闭channel后，无法向channel 再发送数据(引发 panic 错误后导致接收立即返回零值)；

  • 关闭channel后，可以继续向channel接收数据，不能继续发送数据；

  • 对于nil channel，无论收发都会被阻塞。

本书《Go语言四十二章经》内容在github上同步地址：https://github.com/ffhelicopter/Go42
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虽然本书中例子都经过实际运行，但难免出现错误和不足之处，烦请您指出；如有建议也欢迎交流。
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