Go語言中無緩沖的通道（unbuffered channel）是指在接收前沒有能力保存任何值的通道。這種類型的通道要求發(fā)送 goroutine 和接收 goroutine 同時準備好，才能完成發(fā)送和接收操作。

如果兩個 goroutine 沒有同時準備好，通道會導致先執(zhí)行發(fā)送或接收操作的 goroutine 阻塞等待。這種對通道進行發(fā)送和接收的交互行為本身就是同步的。其中任意一個操作都無法離開另一個操作單獨存在。

阻塞指的是由于某種原因數(shù)據(jù)沒有到達，當前協(xié)程（線程）持續(xù)處于等待狀態(tài)，直到條件滿足才解除阻塞。

同步指的是在兩個或多個協(xié)程（線程）之間，保持數(shù)據(jù)內(nèi)容一致性的機制。

下圖展示兩個 goroutine 如何利用無緩沖的通道來共享一個值。

使用無緩沖的通道在 goroutine 之間同步

圖：使用無緩沖的通道在 goroutine 之間同步

在第 1 步，兩個 goroutine 都到達通道，但哪個都沒有開始執(zhí)行發(fā)送或者接收。在第 2 步，左側(cè)的 goroutine 將它的手伸進了通道，這模擬了向通道發(fā)送數(shù)據(jù)的行為。這時，這個 goroutine 會在通道中被鎖住，直到交換完成。

在第 3 步，右側(cè)的 goroutine 將它的手放入通道，這模擬了從通道里接收數(shù)據(jù)。這個 goroutine 一樣也會在通道中被鎖住，直到交換完成。在第 4 步和第 5 步，進行交換，并最終在第 6 步，兩個 goroutine 都將它們的手從通道里拿出來，這模擬了被鎖住的 goroutine 得到釋放。兩個 goroutine 現(xiàn)在都可以去做別的事情了。

為了講得更清楚，讓我們來看兩個完整的例子。這兩個例子都會使用無緩沖的通道在兩個 goroutine 之間同步交換數(shù)據(jù)。

【示例 1】在網(wǎng)球比賽中，兩位選手會把球在兩個人之間來回傳遞。選手總是處在以下兩種狀態(tài)之一，要么在等待接球，要么將球打向?qū)Ψ??？梢允褂脙蓚€ goroutine 來模擬網(wǎng)球比賽，并使用無緩沖的通道來模擬球的來回，代碼如下所示。

// 這個示例程序展示如何用無緩沖的通道來模擬
// 2 個goroutine 間的網(wǎng)球比賽
package main
import (
    "fmt"
    "math/rand"
    "sync"
    "time"
)
// wg 用來等待程序結(jié)束
var wg sync.WaitGroup
func init() {
    rand.Seed(time.Now().UnixNano())
}
// main 是所有Go 程序的入口
func main() {
    // 創(chuàng)建一個無緩沖的通道
    court := make(chan int)
    // 計數(shù)加 2，表示要等待兩個goroutine
    wg.Add(2)
    // 啟動兩個選手
    go player("Nadal", court)
    go player("Djokovic", court)
    // 發(fā)球
    court <- 1
    // 等待游戲結(jié)束
    wg.Wait()
}
// player 模擬一個選手在打網(wǎng)球
func player(name string, court chan int) {
    // 在函數(shù)退出時調(diào)用Done 來通知main 函數(shù)工作已經(jīng)完成
    defer wg.Done()
    for {
        // 等待球被擊打過來
        ball, ok := <-court
        if !ok {
            // 如果通道被關閉，我們就贏了
            fmt.Printf("Player %s Won\n", name)
            return
        }
        // 選隨機數(shù)，然后用這個數(shù)來判斷我們是否丟球
        n := rand.Intn(100)
        if n%13 == 0 {
            fmt.Printf("Player %s Missed\n", name)
            // 關閉通道，表示我們輸了
            close(court)
            return
        }
        // 顯示擊球數(shù)，并將擊球數(shù)加1
        fmt.Printf("Player %s Hit %d\n", name, ball)
        ball++
        // 將球打向?qū)κ?
        court <- ball
    }
}

運行這個程序，輸出結(jié)果如下所示。

Player Nadal Hit 1
Player Djokovic Hit 2
Player Nadal Hit 3
Player Djokovic Missed
Player Nadal Won

代碼說明如下：

• 第 22 行，創(chuàng)建了一個 int 類型的無緩沖的通道，讓兩個 goroutine 在擊球時能夠互相同步。
• 第 28 行和第 29 行，創(chuàng)建了參與比賽的兩個 goroutine。在這個時候，兩個 goroutine 都阻塞住等待擊球。
• 第 32 行，將球發(fā)到通道里，程序開始執(zhí)行這個比賽，直到某個 goroutine 輸?shù)舯荣悺?/li>
• 第 43 行可以找到一個無限循環(huán)的 for 語句。在這個循環(huán)里，是玩游戲的過程。
• 第 45 行，goroutine 從通道接收數(shù)據(jù)，用來表示等待接球。這個接收動作會鎖住 goroutine，直到有數(shù)據(jù)發(fā)送到通道里。通道的接收動作返回時。
• 第 46 行會檢測 ok 標志是否為 false。如果這個值是 false，表示通道已經(jīng)被關閉，游戲結(jié)束。
• 第 53 行到第 60 行，會產(chǎn)生一個隨機數(shù)，用來決定 goroutine 是否擊中了球。
• 第 58 行如果某個 goroutine 沒有打中球，關閉通道。之后兩個 goroutine 都會返回，通過 defer 聲明的 Done 會被執(zhí)行，程序終止。
• 第 64 行，如果擊中了球 ball 的值會遞增 1，并在第 67 行，將 ball 作為球重新放入通道，發(fā)送給另一位選手。在這個時刻，兩個 goroutine 都會被鎖住，直到交換完成。

【示例 2】用不同的模式，使用無緩沖的通道，在 goroutine 之間同步數(shù)據(jù)，來模擬接力比賽。在接力比賽里，4 個跑步者圍繞賽道輪流跑。第二個、第三個和第四個跑步者要接到前一位跑步者的接力棒后才能起跑。比賽中最重要的部分是要傳遞接力棒，要求同步傳遞。在同步接力棒的時候，參與接力的兩個跑步者必須在同一時刻準備好交接。代碼如下所示。

// 這個示例程序展示如何用無緩沖的通道來模擬
// 4 個goroutine 間的接力比賽
package main
import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)
// wg 用來等待程序結(jié)束
var wg sync.WaitGroup
// main 是所有Go 程序的入口
func main() {
    // 創(chuàng)建一個無緩沖的通道
    baton := make(chan int)
    // 為最后一位跑步者將計數(shù)加1
    wg.Add(1)
    // 第一位跑步者持有接力棒
    go Runner(baton)
    // 開始比賽
    baton <- 1
    // 等待比賽結(jié)束
    wg.Wait()
}
// Runner 模擬接力比賽中的一位跑步者
func Runner(baton chan int) {
    var newRunner int
    // 等待接力棒
    runner := <-baton
    // 開始繞著跑道跑步
    fmt.Printf("Runner %d Running With Baton\n", runner)
    // 創(chuàng)建下一位跑步者
    if runner != 4 {
        newRunner = runner + 1
        fmt.Printf("Runner %d To The Line\n", newRunner)
        go Runner(baton)
    }
    // 圍繞跑道跑
    time.Sleep(100 * time.Millisecond)
    // 比賽結(jié)束了嗎？
    if runner == 4 {
        fmt.Printf("Runner %d Finished, Race Over\n", runner)
        wg.Done()
        return
    }
    // 將接力棒交給下一位跑步者
    fmt.Printf("Runner %d Exchange With Runner %d\n",
        runner,
        newRunner)
    baton <- newRunner
}

運行這個程序，輸出結(jié)果如下所示。

Runner 1 Running With Baton
Runner 1 To The Line
Runner 1 Exchange With Runner 2
Runner 2 Running With Baton
Runner 2 To The Line
Runner 2 Exchange With Runner 3
Runner 3 Running With Baton
Runner 3 To The Line
Runner 3 Exchange With Runner 4
Runner 4 Running With Baton
Runner 4 Finished, Race Over

代碼說明如下：

• 第 17 行，創(chuàng)建了一個無緩沖的 int 類型的通道 baton，用來同步傳遞接力棒。
• 第 20 行，我們給 WaitGroup 加 1，這樣 main 函數(shù)就會等最后一位跑步者跑步結(jié)束。
• 第 23 行創(chuàng)建了一個 goroutine，用來表示第一位跑步者來到跑道。
• 第 26 行，將接力棒交給這個跑步者，比賽開始。
• 第 29 行，main 函數(shù)阻塞在 WaitGroup，等候最后一位跑步者完成比賽。
• 第 37 行，goroutine 對 baton 通道執(zhí)行接收操作，表示等候接力棒。
• 第 46 行，一旦接力棒傳了進來，就會創(chuàng)建一位新跑步者，準備接力下一棒，直到 goroutine 是第四個跑步者。
• 第 50 行，跑步者圍繞跑道跑 100 ms。
• 第 55 行，如果第四個跑步者完成了比賽，就調(diào)用 Done，將 WaitGroup 減 1，之后 goroutine 返回。
• 第 64 行，如果這個 goroutine 不是第四個跑步者，接力棒會交到下一個已經(jīng)在等待的跑步者手上。在這個時候，goroutine 會被鎖住，直到交接完成。

在這兩個例子里，我們使用無緩沖的通道同步 goroutine，模擬了網(wǎng)球和接力賽。代碼的流程與這兩個活動在真實世界中的流程完全一樣，這樣的代碼很容易讀懂。

現(xiàn)在知道了無緩沖的通道是如何工作的，下一節(jié)我們將為大家介紹帶緩沖的通道。

到此這篇關于Go語言無緩沖的通道的使用的文章就介紹到這了,更多相關Go 無緩沖通道內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評論