卷毛0基础学习Golang-并发编程-03 channel管道

channel

channel是Go语言中的一个核心类型，可以把它看成管道。并发核心单元通过它就可以发送或者接收数据进行通讯，这在一定程度上又进一步降低了编程的难度。

channel是一个数据类型，主要用来解决协程的同步问题以及协程之间数据共享（数据传递）的问题。

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。goroutine 奉行通过通信来共享内存，而不是共享内存来通信。

引⽤类型 channel可用于多个 goroutine 通讯。其内部实现了同步，确保并发安全。

定义channel变量

和map类似，channel也一个对应make创建的底层数据结构的引用。

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，因此调用者和被调用者将引用同一个channel对象。和其它的引用类型一样，channel的零值也是nil。

chan是创建channel所需使用的关键字。Type 代表指定channel收发数据的类型。

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

当参数capacity= 0 时，channel 是无缓冲阻塞读写的；当capacity > 0 时，channel 有缓冲、是非阻塞的，直到写满 capacity个元素才阻塞写入。

channel非常像生活中的管道，一边可以存放东西，另一边可以取出东西。channel通过操作符 <- 来接收和发送数据，发送和接收数据语法：

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    //功能同上，同时检查通道是否已关闭或者是否为空

默认情况下，channel接收和发送数据都是阻塞的，除非另一端已经准备好，这样就使得goroutine同步变的更加的简单，而不需要显式的lock。

实例代码：

func main() {c := make(chan int)go func() {defer fmt.Println("子协程结束")fmt.Println("子协程正在运行……")c <- 666 //666发送到c}()num := <-c //从c中接收数据，并赋值给numfmt.Println("num = ", num)fmt.Println("main协程结束")
}

运行结果：

无缓冲的channel

无缓冲的通道（unbuffered channel）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。否则，通道会导致先执行发送或接收操作的 goroutine 阻塞等待。

如果没有指定缓冲区容量，那么该通道就是同步的，因此会阻塞到发送者准备好发送和接收者准备好接收。

有缓冲的channel

有缓冲的通道（buffered channel）是一种在被接收前能存储一个或者多个数据值的通道。

这种类型的通道并不强制要求 goroutine 之间必须同时完成发送和接收。通道会阻塞发送和接收动作的条件也不同。

只有通道中没有要接收的值时，接收动作才会阻塞。

只有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的一个很大的不同：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。

如果给定了一个缓冲区容量，通道就是异步的。只要缓冲区有未使用空间用于发送数据，或还包含可以接收的数据，那么其通信就会无阻塞地进行。

示例代码：

func main() {c := make(chan int, 3) //带缓冲的通道//内置函数 len 返回未被读取的缓冲元素数量， cap 返回缓冲区大小fmt.Printf("len(c)=%d, cap(c)=%d\n", len(c), cap(c))go func() {defer fmt.Println("子协程结束")for i := 0; i < 3; i++ {c <- ifmt.Printf("子协程正在运行[%d]: len(c)=%d, cap(c)=%d\n", i, len(c), cap(c))}}()time.Sleep(2 * time.Second) //延时2sfor i := 0; i < 3; i++ {num := <-c //从c中接收数据，并赋值给numfmt.Println("num = ", num)}fmt.Println("main协程结束")
}

程序运行结果：

关闭channel

如果发送者知道，没有更多的值需要发送到channel的话，那么让接收者也能及时知道没有多余的值可接收将是有用的，因为接收者可以停止不必要的接收等待。这可以通过内置的close函数来关闭channel实现。

示例代码：

func main() {c := make(chan int)go func() {for i := 0; i < 5; i++ {c <- i}//把 close(c) 注释掉，程序会一直阻塞在 if data, ok := <-c; ok 那一行close(c)}()for {//ok为true说明channel没有关闭，为false说明管道已经关闭if data, ok := <-c; ok {fmt.Println(data)} else {break}}fmt.Println("Finished")
}

注意：

channel不像文件一样需要经常去关闭，只有当你确实没有任何发送数据了，或者你想显式的结束range循环之类的，才去关闭channel；
关闭channel后，无法向channel 再发送数据(引发 panic 错误后导致接收立即返回零值)；
关闭channel后，可以继续从channel接收数据
对于nil channel，无论收发都会被阻塞。

可以使用 range 来迭代不断操作channel：

func main() {c := make(chan int)go func() {for i := 0; i < 5; i++ {c <- i}//把 close(c) 注释掉，程序会一直阻塞在 for data := range c 那一行close(c)}()for data := range c {fmt.Println(data)}fmt.Println("Finished")
}

单向channel及应用

默认情况下，通道channel是双向的，也就是，既可以往里面发送数据也可以同里面接收数据。

但是，我们经常见一个通道作为参数进行传递而值希望对方是单向使用的，要么只让它发送数据，要么只让它接收数据，这时候我们可以指定通道的方向。

单向channel变量的声明非常简单，如下：

var ch1 chan int       // ch1是一个正常的channel，是双向的
var ch2 chan<- float64 // ch2是单向channel，只用于写float64数据
var ch3 <-chan int     // ch3是单向channel，只用于读int数据

实例代码：

//   chan<- //只写
func counter(out chan<- int) {defer close(out)for i := 0; i < 5; i++ {out <- i //如果对方不读 会阻塞}
}//   <-chan //只读
func printer(in <-chan int) {for num := range in {fmt.Println(num)}
}func main() {c := make(chan int) //   chan   //读写go counter(c) //生产者printer(c)    //消费者fmt.Println("done")
}