golang使用通道時需要注意的一些問題

更新時間：2023年07月04日 10:42:01 作者：自由de單車

本文主要介紹了golang使用通道時需要注意的一些問題，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧

環(huán)境

Go 1.20
Windows 11

常識

1.定義通道變量：

ch := make(chan int) // 可存放int類型數(shù)據(jù)，緩沖為0
ch := make(chan any) // 可存放任意類型數(shù)據(jù)，緩沖為0
ch := make(chan int, 5) // 存放int類型數(shù)據(jù)，緩沖為5
// 默認的通道是既可以寫入又可以讀取的，但我們也可以限制通道的方向
ch := make(<-chan int) // 只能從此通道讀取數(shù)據(jù)，且不能關(guān)閉此通道
ch := make(chan<- int) // 只能寫入數(shù)據(jù)到此通道
length := len(ch) // 通道里有多少個數(shù)據(jù)
capacity := cap(ch) // 通道的緩沖區(qū)大小

2.通道遵循FIFO先入先出規(guī)則，可以保證元素的順序

3.通道是并發(fā)安全的，不會因多個協(xié)程的同時寫入而發(fā)生數(shù)據(jù)錯亂

注意點

下面的代碼例子會經(jīng)常出現(xiàn)調(diào)用display函數(shù)，這是我自己定義的一個函數(shù)，主要用于打印信息，代碼如下：

func display(msg ...any) {
    fmt.Print(time.Now().Format(time.DateTime), " ")
    fmt.Println(msg...)
}

為了減少代碼冗余，下面的代碼例子就不再貼出此函數(shù)的代碼了。

1、對一個沒有關(guān)閉的通道進行讀寫時，如果遇上了阻塞，并且此時已經(jīng)沒有其它活躍（非阻塞）的協(xié)程在運行了，會報deadlock錯誤！

怎么理解這句話呢，首先要了解讀寫通道時什么情況下會阻塞：

往緩沖已滿的通道寫入數(shù)據(jù)時會阻塞
讀取空的通道會阻塞
通道未初始化，例如var ch chan int就是未初始化的

針對第1點，假設(shè)通道緩沖是N，那么在第 N + 1 次寫入時會阻塞（定義通道變量時如果不指定N的大小，則N默認等于0）

針對第2點，如果這個空的通道是已關(guān)閉的，則不會阻塞，讀取到的是這個通道數(shù)據(jù)類型的零值

例子1：

func main() {
?? ?ch := make(chan int)
?? ?// 協(xié)程1
?? ?go func() {
?? ??? ?for i := 0; i < 3; i++ {
?? ??? ??? ?display("準備發(fā)送：", i)
?? ??? ??? ?ch <- i
?? ??? ??? ?display("已發(fā)送完畢：", i)
?? ??? ?}
?? ?}()
?? ?for data := range ch {
?? ??? ?display("獲得數(shù)據(jù)：", data)
?? ?}
}

上面代碼運行后會報錯：fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

原因是，當【協(xié)程1】往通道寫入3個數(shù)據(jù)后，【協(xié)程1】就結(jié)束運行了，這時【main協(xié)程】（是的，main函數(shù)也是運行在協(xié)程里的）讀取出這3個數(shù)據(jù)后，并沒有退出for-range循環(huán)，而是繼續(xù)讀取已空的ch通道，發(fā)生了阻塞，但這時只有【main協(xié)程】在運行了，只剩下一個協(xié)程，所以報錯。

例子1修改一下：

func main() {
?? ?ch := make(chan int)
?? ?// 協(xié)程1
?? ?go func() {
?? ??? ?for i := 0; i < 3; i++ {
?? ??? ??? ?display("準備發(fā)送：", i)
?? ??? ??? ?ch <- i
?? ??? ??? ?display("已發(fā)送完畢：", i)
?? ??? ?}
?? ?}()
? ? // 協(xié)程2
?? ?go func() {
?? ??? ?for data := range ch {
?? ??? ??? ?display("獲得數(shù)據(jù)：", data)
?? ??? ?}
?? ?}()
? ? // 死循環(huán)
?? ?for {
?? ?}
}

經(jīng)修改后代碼不會再報錯了，原因是，【協(xié)程1】退出后，雖然【協(xié)程2】還在阻塞式地讀取空通道，但這時除了【協(xié)程2】以外，還有一個活躍的【main協(xié)程】在運行，所以不會報錯。

例子1再修改下：

func main() {
?? ?ch := make(chan int)
?? ?// 協(xié)程1
?? ?go func() {
?? ??? ?for i := 0; i < 3; i++ {
?? ??? ??? ?display("準備發(fā)送：", i)
?? ??? ??? ?ch <- i
?? ??? ??? ?display("已發(fā)送完畢：", i)
?? ??? ?}
?? ??? ?close(ch) // 新添加代碼
?? ?}()
?? ?for data := range ch {
?? ??? ?display("獲得數(shù)據(jù)：", data)
?? ?}
}

協(xié)程1在寫入完所有數(shù)據(jù)后，使用close(ch)關(guān)閉了通道，這時也不會再報錯了。原因是，對于已關(guān)閉的通道，for-range循環(huán)讀取完通道的數(shù)據(jù)后，會自動結(jié)束循環(huán)，不會阻塞在讀取通道處，所以不會報錯。

2、給一個已關(guān)閉的通道發(fā)送數(shù)據(jù)，或者再次關(guān)閉一個已關(guān)閉的通道，會導致panic

這句話告訴我們，當發(fā)送方不再需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，可以關(guān)閉通道，但不能讓接收方去關(guān)閉。
因為接收方并不知道發(fā)送方是否還需要發(fā)送數(shù)據(jù)，如果胡亂關(guān)閉了通道，會導致發(fā)送方觸發(fā)panic

3、已關(guān)閉的通道是可以繼續(xù)讀取里面的數(shù)據(jù)的

func main() {
?? ?ch := make(chan int, 2)
?? ?ch <- 123
?? ?ch <- 456
?? ?close(ch)
?? ?// 使用for-range讀取已關(guān)閉通道，通道空了之后會自動跳出循環(huán)
?? ?for data := range ch {
?? ??? ?display(data)
?? ?}
?? ?// 方式2：使用ok變量判斷通道是否已空
?? ?/*for {
?? ??? ?data, ok := <-ch
?? ??? ?if !ok {
?? ??? ??? ?break
?? ??? ?}
?? ??? ?display(data)
?? ?}*/
? ? // 方式3：通過通道長度來判斷通道是否已空
?? ?/*num := len(ch)
?? ?for i := 0; i < num; i++ {
?? ??? ?data := <-ch
?? ??? ?display(data)
?? ?}*/
}

4、雙向通道可以傳遞給參數(shù)為單向通道的函數(shù)

// 函數(shù)參數(shù)是單向通道
func sendMessage(in chan<- int) {
?? ?for i := 0; i < 3; i++ {
?? ??? ?in <- i
?? ?}
?? ?close(in)
}
func main() {
?? ?ch := make(chan int) // 雙向通道
?? ?go sendMessage(ch)
?? ?for data := range ch {
?? ??? ?display(data)
?? ?}
}

5、當讀取通道與select搭配使用，并且設(shè)置了超時時間時，通道一定要設(shè)置緩沖

先看例子：

func sendMessage(in chan<- int, sleep time.Duration) {
?? ?time.Sleep(sleep)
?? ?in <- 1
}
func main() {
?? ?display("開始")
?? ?display("協(xié)程數(shù)量：", runtime.NumGoroutine())
?? ?ch1 := make(chan int) // 錯誤
?? ?// 正確：ch1 := make(chan int, 1)
? ? // 協(xié)程1
?? ?go sendMessage(ch1, 5 * time.Second)
?? ?select {
?? ?case v := <-ch1:
?? ??? ?display("從通道1獲取到了數(shù)據(jù)：", v)
?? ?case <-time.After(1 * time.Second):
?? ??? ?display("超時了，退出select")
?? ?}
?? ?for {
?? ??? ?display("協(xié)程數(shù)量：", runtime.NumGoroutine())
?? ??? ?time.Sleep(1 * time.Second)
?? ?}
}

如上面代碼所示，一開始我們創(chuàng)建了一個無緩沖的通道ch1，然后開啟【協(xié)程1】，【協(xié)程1】在 5 秒后會往通道寫入一個數(shù)據(jù)，但select的超時時間只設(shè)置了 1 秒。也就是說，在【協(xié)程1】往通道寫入數(shù)據(jù)前，select語句就已經(jīng)因為超時而結(jié)束了，此時的ch1通道已經(jīng)沒有接收方，只剩下發(fā)送方了。往一個無緩沖的通道寫入數(shù)據(jù)會導致【協(xié)程1】阻塞，而且沒有了接收方，【協(xié)程1】就會永遠阻塞下去，無法結(jié)束退出，從而導致協(xié)程泄露。

觀察超時后打印出來的協(xié)程數(shù)量，一直都是2，不會降低為1，也證實了上面的說法。所以在定義通道變量時，一定要設(shè)置緩沖區(qū)。

其實調(diào)高 select的超時時間，也能解決這個問題。但有時候我們可能無法得知協(xié)程具體的執(zhí)行耗時，從而預(yù)估出一個合理的超時時間，所以穩(wěn)妥起見，還是定義一個帶緩沖的通道比較好。

到此這篇關(guān)于golang使用通道時需要注意的一些問題的文章就介紹到這了,更多相關(guān)golang 通道內(nèi)容請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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