channel的使用总结

1 channel的使用场景

把channel用在数据流动的地方：

消息传递、消息过滤
信号广播
事件订阅与广播
请求、响应转发
任务分发
结果汇总
并发控制
同步与异步

2 channel的基本操作和注意事项

channel存在3种状态：

nil，未初始化的状态，只进行了声明，或者手动赋值为nil
active，正常的channel，可读或者可写
closed，已关闭，千万不要误认为关闭channel后，channel的值是nil

channel可进行3种操作：

读写关闭

把这3种操作和3种channel状态可以组合出9种情况：

操作	nil的channel	正常channel	已关闭channel
<- ch	阻塞	成功或阻塞	读到零值
ch <-	阻塞	成功或阻塞	panic
close(ch)	panic	成功	panic

对于nil通道的情况，也并非完全遵循上表，有1个特殊场景：当nil的通道在select的某个case中时，这个case会阻塞，但不会造成死锁。

3 使用for range读channel

场景

当需要不断从channel读取数据时。

原理

使用for-range读取channel，这样既安全又便利，当channel关闭时，for循环会自动退出，无需主动监测channel是否关闭，可以防止读取已经关闭的channel，造成读到数据为通道所存储的数据类型的零值。

用法：

for x := range ch{fmt.Println(x)
}

4 使用`v,ok := <-ch` + `select`操作判断channel是否关闭

场景

v,ok := <-ch + select操作判断channel是否关闭

原理

ok的结果和含义：

- `true`：读到通道数据，不确定是否关闭，可能channel还有保存的数据，但channel已关闭。
- `false`：通道关闭，无数据读到。

从关闭的channel读值读到是channel所传递数据类型的零值，这个零值有可能是发送者发送的，也可能是channel关闭了。

_, ok := <-ch与select配合使用的，当ok为false时，代表了channel已经close。下面解释原因，_,ok := <-ch对应的函数是

func chanrecv(c *hchan, ep unsafe.Pointer, block bool) (selected, received bool)，

入参block含义是当前goroutine是否可阻塞，当block为false代表的是select操作，不可阻塞当前goroutine的在channel操作，否则是普通操作（即_, ok不在select中）。返回值selected代表当前操作是否成功，主要为select服务，返回received代表是否从channel读到有效值。它有3种返回值情况：

block为false，即执行select时，如果channel为空，返回(false,false)，代表select操作失败，没接收到值。
否则，如果channel已经关闭，并且没有数据，ep即接收数据的变量设置为零值，返回(true,false)，代表select操作成功，但channel已关闭，没读到有效值。
否则，其他读到有效数据的情况，返回(true,ture)。

我们考虑_, ok := <-ch和select结合使用的情况。

情况1：当chanrecv返回(false,false)时，本质是select操作失败了，所以相关的case会阻塞，不会执行，比如下面的代码：

func main() {ch := make(chan int)select {case v, ok := <-ch:fmt.Printf("v: %v, ok: %v\n", v, ok)default:fmt.Println("nothing")}
}// 结果：
// nothing

情况2：下面的结果会是零值和false：

func main() {ch := make(chan int)// 增加关闭close(ch)select {case v, ok := <-ch:fmt.Printf("v: %v, ok: %v\n", v, ok)}
}// v: 0, ok: false

情况3的received为true，即_, ok中的ok为true，不做讨论了，只讨论ok为false的情况。

最后ok为false的时候，只有情况2，此时channel必然已经关闭，我们便可以在select中用ok判断channel是否已经关闭。

用法

下面例子展示了，向channel写数据然后关闭，依然可以从已关闭channel读到有效数据，但channel关闭且没有数据时，读不到有效数据，ok为false，可以确定当前channel已关闭。

// demo_select6.go
func main() {ch := make(chan int, 1)// 发送1个数据关闭channelch <- 1close(ch)print("close channel\n")// 不停读数据直到channel没有有效数据for {select {case v, ok := <-ch:print("v: ", v, ", ok:", ok, "\n")if !ok {print("channel is close\n")return} default:print("nothing\n")}}
}// 结果
// close channel
// v: 1, ok:true
// v: 0, ok:false
// channel is close

更多见golang_step_by_step/channel/ok仓库中ok和select的示例，或者阅读channel源码。

5 使用select处理多个channel

场景

需要对多个通道进行同时处理，但只处理最先发生的channel时

原理

select可以同时监控多个通道的情况，只处理未阻塞的case。当通道为nil时，对应的case永远为阻塞，无论读写。特殊关注：普通情况下，对nil的通道写操作是要panic的。

用法

// 分配job时，如果收到关闭的通知则退出，不分配job
func (h *Handler) handle(job *Job) {select {case h.jobCh<-job:return case <-h.stopCh:return}
}

6 使用channel的声明控制读写权限

场景

协程对某个通道只读或只写时

目的：

使代码更易读、更易维护，
防止只读协程对通道进行写数据，但通道已关闭，造成panic。

用法

如果协程对某个channel只有写操作，则这个channel声明为只写。
如果协程对某个channel只有读操作，则这个channe声明为只读。

// 只有generator进行对outCh进行写操作，返回声明
// <-chan int，可以防止其他协程乱用此通道，造成隐藏bug
func generator(int n) <-chan int {outCh := make(chan int)go func(){for i:=0;i<n;i++{outCh<-i}}()return outCh
}// consumer只读inCh的数据，声明为<-chan int
// 可以防止它向inCh写数据
func consumer(inCh <-chan int) {for x := range inCh {fmt.Println(x)}
}

7 使用缓冲channel增强并发

场景

异步

原理

有缓冲通道可供多个协程同时处理，在一定程度可提高并发性。

用法

// 无缓冲
ch1 := make(chan int)
ch2 := make(chan int, 0)
// 有缓冲
ch3 := make(chan int, 1)

// 使用5个`do`协程同时处理输入数据
func test() {inCh := generator(100)outCh := make(chan int, 10)for i := 0; i < 5; i++ {go do(inCh, outCh)}for r := range outCh {fmt.Println(r)}
}func do(inCh <-chan int, outCh chan<- int) {for v := range inCh {outCh <- v * v}
}

8 为操作加上超时

场景

需要超时控制的操作

原理

使用select和time.After，看操作和定时器哪个先返回，处理先完成的，就达到了超时控制的效果

用法

func doWithTimeOut(timeout time.Duration) (int, error) {select {case ret := <-do():return ret, nilcase <-time.After(timeout):return 0, errors.New("timeout")}
}func do() <-chan int {outCh := make(chan int)go func() {// do work}()return outCh
}

9 使用time实现channel无阻塞读写

场景

并不希望在channel的读写上浪费时间

原理

是为操作加上超时的扩展，这里的操作是channel的读或写

用法

func unBlockRead(ch chan int) (x int, err error) {select {case x = <-ch:return x, nilcase <-time.After(time.Microsecond):return 0, errors.New("read time out")}
}func unBlockWrite(ch chan int, x int) (err error) {select {case ch <- x:return nilcase <-time.After(time.Microsecond):return errors.New("read time out")}
}

注：time.After等待可以替换为default，则是channel阻塞时，立即返回的效果

10 使用`close(ch)`关闭所有下游协程

场景

退出时，显示通知所有协程退出

原理

所有读ch的协程都会收到close(ch)的信号

用法

func (h *Handler) Stop() {close(h.stopCh)// 可以使用WaitGroup等待所有协程退出
}// 收到停止后，不再处理请求
func (h *Handler) loop() error {for {select {case req := <-h.reqCh:go handle(req)case <-h.stopCh:return}}
}

11 使用`chan struct{}`作为信号channel

场景

使用channel传递信号，而不是传递数据时

原理

没数据需要传递时，传递空struct

用法

// 上例中的Handler.stopCh就是一个例子，stopCh并不需要传递任何数据
// 只是要给所有协程发送退出的信号
type Handler struct {stopCh chan struct{}reqCh chan *Request
}

12 使用channel传递结构体的指针而非结构体

场景

使用channel传递结构体数据时

原理

channel本质上传递的是数据的拷贝，拷贝的数据越小传输效率越高，传递结构体指针，比传递结构体更高效

用法

reqCh chan *Request// 好过
reqCh chan Request

13 使用channel传递channel

场景

使用场景有点多，通常是用来获取结果。

原理

channel可以用来传递变量，channel自身也是变量，可以传递自己