非零基础自学Golang

第13章 并发与通道

13.3 channel

goroutine运行在相同的地址空间，因此访问共享内存必须做好同步。

引用类型channel是CSP模式的具体体现，用于多个goroutine之间的通信。其内部实现了同步，确保并发安全。

13.3.1 channel类型

channel是一种特殊的类型，和map类似，channel也是一个对应make创建的底层数据结构的引用。

声明一个channel的方式如下：

var 通道变量 chan 通道类型

通道变量是保存通道的引用变量；通道类型是指该通道可传输的数据类型。

当我们复制一个channel或用于函数参数传递时，我们只是拷贝了一个channel引用，因此调用者与被调用者都将引用同一个对象。和其他引用类型一样，channel的零值也是nil。

定义一个channel时，也需要定义发送到channel的值的类型。

channel可以使用内置的make()函数来创建：

make(chan Type) // 等价于make(chan Type, 0)

make(chan Type, capacity)

当capacity为0时，channel是无缓冲阻塞读写的；当capacity大于0时，channel是有缓冲、非阻塞的，直到写满capacity个元素才阻塞写入。

channel通过操作符“＜-”来接收和发送数据，接收和发送数据的语法如下：

channel <- value //发送value到channel

<-channel //接收并将其丢弃

x := <-channel //从channel中接收数据，并赋值给x

x, ok := <-channel //同上，并检查通道是否关闭，将此状态赋值给ok

默认情况下，channel接收和发送数据都是阻塞的，除非另一端已准备好接收，这样就使得goroutine的同步更加简单，而不需要显式锁。

举个例子：

[ 动手写 13.3.1]

package main

import (
   "fmt"
   "time"
)

func main() {

   ch := make(chan string)

   go func() {
      fmt.Println(<-ch)
   }()

   ch <- "test"

   time.Sleep(time.Second)
}

动手写13.3.1中定义并创建了一个可以传输string类型的ch通道变量，在匿名协程函数中，从ch通道中接收数据并打印，运行结果如下：

13.3.2 缓冲机制

channel按是否支持缓冲区可分为无缓冲的通道（unbuffered channel）和有缓冲的通道（buffered channel）。

无缓冲的通道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，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，其中任意一个操作都无法离开另一个操作单独存在。

无缓冲的channel创建格式：

make(chan Type) //等价于make(chan Type, 0)

如果没有指定缓冲区容量，那么该通道就是同步的。

[ 动手写 13.3.2]

package main

import (
   "fmt"
   "time"
)

func main() {

   ch := make(chan int, 0)
   go func() {
      for i := 0; i < 3; i++ {

         fmt.Printf("len(ch) = %v , cap(ch) = %v\n", len(ch), cap(ch))
         ch <- i
      }
   }()

   for i := 0; i < 3; i++ {

      time.Sleep(time.Second)
      fmt.Println(<-ch)
   }
}

动手写13.3.2创建了一个无缓冲通道ch，由于该通道是无缓冲的，因此只有当接收者收到了数据，发送者才能继续发送数据，可以看到运行结果如下：

有缓冲通道是一种在被接收前能存储一个或多个值的通道。

创建一个有缓冲通道的方式如下：

make(chan Type, capacity)

这种类型的通道并不强制要求goroutine之间必须同时完成接收和发送。通道阻塞发送和接收的条件也会不同。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有一个很大的不同：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。

[ 动手写 13.3.3]

package main

import (
   "fmt"
   "time"
)

func main() {

   ch := make(chan int, 3)
   go func() {
      for i := 0; i < 3; i++ {

         fmt.Printf("len(ch) = %v , cap(ch) = %v\n", len(ch), cap(ch))
         ch <- i
      }
   }()

   for i := 0; i < 3; i++ {
      time.Sleep(time.Second)
      fmt.Println(<-ch)
   }
}

动手写13.3.3创建了一个容量为3的缓冲channel，由于存在缓冲区，在缓冲区未填满的情况下，程序就不会被阻塞执行。

运行结果如下：