channel

channel 简介

goroutine 是 Go 中实现并发的重要机制，channel 是 goroutine 之间进行通信的重要桥梁。

使用内建函数 make 可以创建 channel，举例如下：

  1. ch := make(chan int)  // 注意： channel 必须定义其传递的数据类型

也可以用 var 声明 channel, 如下： 

  1. var ch chan int

以上声明的 channel 都是双向的，意味着可以该 channel 可以发送数据，也可以接收数据。

“发送”和“接收”是 channel 的两个基本操作。

  1. ch <- x // channel 接收数据 x
  3. x <- ch // channel 发送数据并赋值给 x
  5. <- ch // channel 发送数据，忽略接受者

channel buffer

上文提到，可以通过 make(chan int) 创建channel，此类 channel 称之为非缓冲通道。事实上 channel 可以定义缓冲大小，如下：

  1. chInt := make(chan int)       // unbuffered channel  非缓冲通道
  2. chBool := make(chan bool, 0)  // unbuffered channel  非缓冲通道
  3. chStr := make(chan string, 2) // bufferd channel     缓冲通道

需要注意的是，程序中必须同时有不同的 goroutine 对非缓冲通道进行发送和接收操作，否则会造成阻塞。

以下是一个错误的使用示例：

  1. func main() {
  2.     ch := make(chan string)
  4.     ch <- "ping"
  6.     fmt.Println(<-ch)
  7. }

这一段代码运行后提示错误： fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!。

因为 main 函数是一个 goroutine, 在这一个 goroutine 中发送了数据给非缓冲通道，但是却没有另外一个 goroutine 从非缓冲通道中里读取数据，所以造成了阻塞或者称为死锁。

在以上代码中添加一个 goroutine 从非缓冲通道中读取数据，程序就可以正常工作。如下所示： 

  1. func main() {
  2.     ch := make(chan string)
  4.     go func() {
  5.         ch <- "ping"
  6.     }()
  8.     fmt.Println(<-ch)
  9. }

与非缓冲通道不同，缓冲通道可以在同一个 goroutine 内接收容量范围内的数据，即便没有另外的 goroutine 进行读取操作，如下代码可以正常执行：

  1. func main() {
  2.     ch := make(chan int, 2)
  4.     ch <- 1
  6.     ch <- 2
  7. }

单向 channel

单向通道即限定了该 channel 只能接收或者发送数据，单向通道通常作为函数的参数，如下例所示： 

  1. func receive(receiver chan<- string, msg string) {
  2.     receiver <- msg
  3. }
  5. func send(sender <-chan string, receiver chan<- string) {
  6.     msg := <-sender
  7.     receiver <- msg
  8. }
  10. func main() {
  11.     ch1 := make(chan string, 1)
  12.     ch2 := make(chan string, 1)
  14.     receive(ch1, "pass message")
  15.     send(ch1, ch2)
  17.     fmt.Println(<-ch2)
  18. }

需要注意的是，在变量声明中是不应该出现单向通道的，因为通道本来就是为了通信而生，只能接收或者只能发送数据的通道是没有意义的。请看下面这个例子：

  1. func main() {
  2.     ch := make(chan <- string , 1)
  3.     ch <- "str"
  4. }

这个例子中定义了一个只能用来接收数据的通道，从语法上来看没有错误，但这是一种糟糕的实践。

channel 遍历和关闭

close() 函数可以用于关闭 channel，关闭后的 channel 中如果有缓冲数据，依然可以读取，但是无法再发送数据给已经关闭的channel。

  1. func main() {
  2.     ch := make(chan int, 10)
  3.     for i := 0; i < 10; i++ {
  4.         ch <- i
  5.     }
  6.     close(ch)
  8.     res := 0
  9.     for v := range ch {
  10.         res += v
  11.     }
  13.     fmt.Println(res)
  14. }

select 语句

select 专门用于通道发送和接收操作，看起来和 switch 很相似，但是进行选择和判断的方法完全不同。

在下述例子中，通过 select 的使用，保证了 worker 中的事务可以执行完毕后才退出 main 函数

  1. func strWorker(ch chan string) {
  2.     time.Sleep(1 * time.Second)
  3.     fmt.Println("do something with strWorker...")
  4.     ch <- "str"
  5. }
  7. func intWorker(ch chan int) {
  8.     time.Sleep(2 * time.Second)
  9.     fmt.Println("do something with intWorker...")
  10.     ch <- 1
  11. }
  13. func main() {
  14.     chStr := make(chan string)
  15.     chInt := make(chan int)
  17.     go strWorker(chStr)
  18.     go intWorker(chInt)
  20.     for i := 0; i < 2; i++ {
  21.         select {
  22.         case <-chStr:
  23.             fmt.Println("get value from strWorker")
  25.         case <-chInt:
  26.             fmt.Println("get value from intWorker")
  28.         }
  29.     }
  30. }

思考： 如果上述例子中，没有这个 select ，那么 worker 函数是否有机会执行？

通过 channel 实现同步机制

一个经典的例子如下，main 函数中起了一个 goroutine，通过非缓冲队列的使用，能够保证在 goroutine 执行结束之前 main 函数不会提前退出。

  1. func worker(done chan bool){
  2.     fmt.Println("start working...")
  3.     done <- true
  4.     fmt.Println("end working...")
  5. }
  7. func main() {
  8.     done := make(chan bool, 1)
  10.     go worker(done)
  12.     <- done
  13. }

思考：如果把上述例子中的 <-done 注释掉，运行结果会如何？