Channel 詳解

Channel 簡(jiǎn)要說明

Channel(一般簡(jiǎn)寫為 chan) 管道提供了一種機(jī)制，它在兩個(gè)并發(fā)執(zhí)行的協(xié)程之間進(jìn)行同步，并通過傳遞與該管道元素類型相符的值來進(jìn)行通信。Channel 是用來在不同的 goroutine 中交換數(shù)據(jù)的，千萬不要把 Channel 拿來在同一個(gè) goroutine 中的不同函數(shù)之間間交換數(shù)據(jù)，chan 可以理解為一個(gè)管道或者先進(jìn)先出的隊(duì)列。

Channel 類型定義

最簡(jiǎn)單形式： chan elementType，通過這個(gè)類型的值，你可以發(fā)送和接收elementType 類型的元素。Channel 是引用類型，如果將一個(gè) chan 變量賦值給另外一個(gè)，則這兩個(gè)變量訪問的是相同的 chann。

當(dāng)然，我們可以用 make 分配一個(gè)channel：var c = make(chan int)

Channel 操作符<- 和操作方式

通信操作符 <- 的箭頭指示數(shù)據(jù)流向，箭頭指向哪里，數(shù)據(jù)就流向哪里，它是一個(gè)二元操作符，可以支持任意類型，對(duì)于 channel 的操作只有４種方式：

1.創(chuàng)建 channel (通過make()函數(shù)實(shí)現(xiàn)，包括無緩存 channel 和有緩存 channel);

2.向 channel 中添加數(shù)據(jù)（channel<-data）;

3.從 channel 中讀取數(shù)據(jù)（data<-channel）;

• data<-channel， 從 channel 中接收數(shù)據(jù)并賦值給 data
• <-channel，從 channel 中接收數(shù)據(jù)并丟棄

4.關(guān)閉 channel(通過 close()函數(shù)實(shí)現(xiàn)）

• 讀取關(guān)閉后的無緩存通道，不管通道中是否有數(shù)據(jù)，返回值都為 0 和 false。
• 讀取關(guān)閉后的有緩存通道，將緩存數(shù)據(jù)讀取完后，再讀取返回值為 0 和 false。
• 對(duì)于一個(gè)關(guān)閉的 channel，如果繼續(xù)向 channel 發(fā)送數(shù)據(jù)，會(huì)引起 panic
• channel 不能 close 兩次，多次 close 會(huì) panic

Channel 有無緩沖 & 同步、異步

channel 分為有緩沖 channel 和無緩沖 channel，兩種 channel 的創(chuàng)建方法如下:

var ch = make(chan int) //無緩沖 channel,等同于make(chan int ,0)，是一個(gè)同步的 Channel

• 無緩沖 channel 在讀和寫的過程中是都會(huì)阻塞，由于阻塞的存在，所以使用 channel 時(shí)特別注意使用方法，防止死鎖和協(xié)程泄漏的產(chǎn)生。
• 無緩沖 channel 的發(fā)送動(dòng)作一直要到有一個(gè)接收者接收這個(gè)值才算完成，否則都是阻塞著的，也就是說，發(fā)送的數(shù)據(jù)需要被讀取后，發(fā)送才會(huì)完成
• 一般要配合 select + timeout 處理，然后再在這里添加超時(shí)時(shí)間

var ch = make(chan int,10) //有緩沖channel,緩沖大小是10，是一個(gè)異步的Channel

• 帶緩存的 channel 實(shí)際上是一個(gè)阻塞隊(duì)列。隊(duì)列滿時(shí)寫協(xié)程會(huì)阻塞，隊(duì)列空時(shí)讀協(xié)程阻塞。
• 有緩沖的時(shí)候，寫操作是寫完之后直接返回的。相對(duì)于不帶緩存 channel，帶緩存 channel 不易造成死鎖。

Channel 各種操作導(dǎo)致阻塞和協(xié)程泄漏的場(chǎng)景

寫操作，什么時(shí)候會(huì)被阻塞？

1.向 nil 通道發(fā)送數(shù)據(jù)會(huì)被阻塞

2.向無緩沖 channel 寫數(shù)據(jù)，如果讀協(xié)程沒有準(zhǔn)備好，會(huì)阻塞

• 無緩沖 channel ，必須要有讀有寫，寫了數(shù)據(jù)之后，必須要讀出來，否則導(dǎo)致 channel 阻塞，從而使得協(xié)程阻塞而使得協(xié)程泄漏
• 一個(gè)無緩沖 channel，如果每次來一個(gè)請(qǐng)求就開一個(gè) go 協(xié)程往里面寫數(shù)據(jù)，但是一直沒有被讀取，那么就會(huì)導(dǎo)致這個(gè) chan 一直阻塞，使得寫這個(gè) chan 的 go 協(xié)程一直無法釋放從而協(xié)程泄漏。

3.向有緩沖 channel 寫數(shù)據(jù)，如果緩沖已滿，會(huì)阻塞

有緩沖的 channel，在緩沖 buffer 之內(nèi)，不讀取也不會(huì)導(dǎo)致阻塞，當(dāng)然也就不會(huì)使得協(xié)程泄漏，但是如果寫數(shù)據(jù)超過了 buffer 還沒有讀取，那么繼續(xù)寫的時(shí)候就會(huì)阻塞了。如果往有緩沖的 channel 寫了數(shù)據(jù)但是一直沒有讀取就直接退出協(xié)程的話，一樣會(huì)導(dǎo)致 channel 阻塞，從而使得協(xié)程阻塞并泄漏。

讀操作，什么時(shí)候會(huì)被阻塞？

• 從 nil 通道接收數(shù)據(jù)會(huì)被阻塞
• 從無緩沖 channel 讀數(shù)據(jù)，如果寫協(xié)程沒有準(zhǔn)備好，會(huì)阻塞
• 從有緩沖 channel 讀數(shù)據(jù)，如果緩沖為空，會(huì)阻塞

close 操作，什么時(shí)候會(huì)被阻塞？

close channel 對(duì) channel 阻塞是沒有任何效果的，寫了數(shù)據(jù)但是不讀，直接 close，還是會(huì)阻塞的。

Channel 各種操作對(duì)應(yīng)的狀態(tài)

• 正常的 channel，可讀、可寫
• nil 的 channel，表示未初始化的狀態(tài)，只進(jìn)行了聲明，或者手動(dòng)賦值為 nil
• 已經(jīng) closed 的 channel，表示已經(jīng) close 關(guān)閉了，千萬不要誤認(rèn)為關(guān)閉 channel 后，channel 的值是 nil

Channel 長(zhǎng)度和容量

容量(capacity)代表 Channel 容納的最多的元素的數(shù)量，代表Channel的緩存的大小。如果沒有設(shè)置容量，或者容量設(shè)置為0, 說明 Channel 沒有緩存，長(zhǎng)度和容量的兩個(gè)函數(shù)是 cap 和 len 。

示例如下：

c := make(chan int, 100) // cap 就是 100，但是此時(shí) len 為 0
c <- 0  // len = 1， cap = 100
c <- 0  // len = 2， cap = 100
<- c    // len = 1， cap = 100

Channel 的缺點(diǎn)

Channel 的缺點(diǎn)：

Channel 可能會(huì)導(dǎo)致循環(huán)阻塞或者協(xié)程泄漏，這個(gè)是最最最要重點(diǎn)關(guān)注的。

Channel 中傳遞指針會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)競(jìng)態(tài)問題（data race/ race conditions）

Channel 中傳遞的都是數(shù)據(jù)的拷貝，可能會(huì)影響性能，但是就目前我們的機(jī)器性能來看，這點(diǎn)數(shù)據(jù)拷貝所帶來的 CPU 消耗，大多數(shù)的情況下可以忽略。

Go Channel 實(shí)現(xiàn)協(xié)程同步

channel 實(shí)現(xiàn)并發(fā)同步的說明

channel 作為 Go 并發(fā)模型的核心思想：不要通過共享內(nèi)存來通信，而應(yīng)該通過通信來共享內(nèi)存，那么在 Go 里面，當(dāng)然也可以很方便通過 channel 來實(shí)現(xiàn)協(xié)程的并發(fā)和同步了，并且 channel 本身還可以支持有緩沖和無緩沖的，通過 channel + timeout 實(shí)現(xiàn)并發(fā)協(xié)程之間的同步也是常見的一種使用姿勢(shì)。

無緩沖 chan 示例

示例如下：

package main
import "fmt"
func main() {
     var ch = make(chan string)
     for i := 0; i < 10; i++ {
             go sum(i, i+10, ch)
     }
     for i := 0; i < 10; i++ {
             fmt.Print(<-ch)
     }
}
func sum(start, end int, ch chan string) {
     var sum int = 0
     for i := start; i < end; i++ {
             sum += i
     }
     ch <- fmt.Sprintf("Sum from %d to %d is %d\n", start, end, sum)
}

有緩沖 chan 示例

	message_chan := make(chan int, 2)

	go func() {
		time.Sleep(time.Second * 3)
		println("start recv...")
		println(<-message_chan)
		println(<-message_chan)
		println(<-message_chan)
		println("finish recv...")
	}()

	println("start send 10...")
	message_chan <- 10

	println("start send 20...")
	message_chan <- 20

	println("start send 30...")
	message_chan <- 30

	println("finish send...")

	time.Sleep(time.Second * 3)
	close(message_chan)

到此這篇關(guān)于詳解Golang中Channel的原理和使用技巧的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Golang Channel內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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