channel[通道]是golang的一種重要特性皇耗，正是因為channel的存在才使得golang不同于其它語言色迂。channel使得并發(fā)編程變得簡單容易有趣股缸。

channel的概念和語法

一個channel可以理解為一個先進先出的消息隊列验游。channel用來在協程[goroutine]之間傳遞數據幢炸，準確的說泄隔，是用來傳遞數據的所有權。一個設計良好的程序應該確保同一時刻channel里面的數據只會被同一個協程擁有宛徊，這樣就可以避免并發(fā)帶來的數據不安全問題[data races]佛嬉。

channel的類型

像數組、切片和字典一樣闸天，channel類型是一種組合類型暖呕，每一種channel類型都對應著一種簡單的數據類型。比如元素的類型是string苞氮，那么對應的channel類型就是chan string湾揽，進入channel的數據也就必須是string類型的值。

官方的go編譯器限制channel里的單個元素最多65535個字節(jié)，也就是說如果channel緩沖數組里面容納的是struct库物，那這個struct的size不能大過65535霸旗。盡管如此，我們也不應該傳遞體積過大的元素值戚揭，因為channel的數據從進入到流出會涉及到數據拷貝操作定硝。如果元素體積過大，最好的方法還是使用傳遞指針來取代傳遞值毫目。

channel類型是可以帶有方向的，假設T是一種類型

1. chan T是雙向channel類型诲侮，編譯器允許對雙向channel同時進行發(fā)送和接收镀虐。
2. chan<- T是只寫channel類型，編譯器只允許往channel里面發(fā)送數據沟绪。
3. <-chan T是只讀channel類型刮便，編輯器只允許從channel里面接收數據。

雙向類型的channel绽慈，可以被強制轉換成只讀channel或者是只寫channel恨旱，但是反過來卻不行，只讀和只寫channel是不可以轉換成雙向channel的坝疼。

channel類型的零值形式稱為空channel搜贤。一個非空channel類型必須通過make關鍵字進行創(chuàng)建。例如make(chan int, 10)將會創(chuàng)建出一個可以容納10個int值的channel钝凶。第二個整形的參數值代表的就是channel可以容納數據的大小仪芒，如果不提供這個參數值，那默認值就是零耕陷。

var ch chan string; // nil channel
ch := make(chan string); // zero channel
ch := make(chan string, 10); // buffered channel

channel里面的value buffer的容量也就是channel的容量掂名。channel的容量為零表示這是一個阻塞型通道，非零表示緩沖型通道[非阻塞型通道]哟沫。

channel內部結構

每個channel內部實現都有三個隊列

1. 接收消息的協程隊列饺蔑。這個隊列的結構是一個限定最大長度的鏈表，所有阻塞在channel的接收操作的協程都會被放在這個隊列里嗜诀。
2. 發(fā)送消息的協程隊列猾警。這個隊列的結構也是一個限定最大長度的鏈表。所有阻塞在channel的發(fā)送操作的協程也都會被放在這個隊列里裹虫。
3. 環(huán)形數據緩沖隊列肿嘲。這個環(huán)形數組的大小就是channel的容量。如果數組裝滿了筑公，就表示channel滿了雳窟，如果數組里一個值也沒有，就表示channel是空的。對于一個阻塞型channel來說封救，它總是同時處于即滿又空的狀態(tài)拇涤。

一個channel被所有使用它的協程所引用，也就是說誉结，只要這兩個裝了協程的隊列長度大于零鹅士，那么這個channel就永遠不會被垃圾回收。另外惩坑，協程本身如果阻塞在channel的讀寫操作上掉盅，這個協程也永遠不會被垃圾回收，即使這個channel只會被這一個協程所引用以舒。

channel的使用

channel支持以下操作

1. 使用cap(ch)函數查詢channel的容量趾痘，cap是golang的內置函數
2. 使用len(ch)函數查詢channel內部的數據長度，len函數也是內置的蔓钟，表面上這個函數很有意義永票，但實際上它很少用。
3. 使用close(ch)關閉channel滥沫，close也是內置函數侣集。一個非空channel只能夠被關閉一次，如果關閉一個已經被關閉的或者是關閉一個空channel將會引發(fā)panic兰绣。另外關閉一個只讀channel是非法的世分，編譯器直接報錯。
4. 使用ch <- v發(fā)送一個值v到channel缀辩。發(fā)送值到channel可能會有多種結果罚攀，即可能成功，也可能阻塞雌澄，甚至還會引發(fā)panic斋泄，取決于當前channel在什么狀態(tài)。
5. 使用 v, ok <- ch 接收一個值镐牺。第二個遍歷ok是可選的炫掐，它表示channel是否已關閉。接收值只會又兩種結果睬涧，要么成功要么阻塞募胃，而永遠也不會引發(fā)panic。

所有的這些操作都是同步的協程安全的畦浓，不需要加任何其它同步控制痹束。

For-Range

for-range語法可以用到通道上。循環(huán)會一直接收channel里面的數據讶请，直到channel關閉祷嘶。不同于array/slice/map上的for-range，channel的for-range只允許有一個變量。

for v = range aChannel {
    // use v
}

等價于

for {
    v, ok = <-aChannel
    if !ok {
        break
    }
    // use v
}

注意论巍，for-range對應的channel不能是只寫channel烛谊。

Select-Cases

select塊是為channel特殊設計的語法，它和switch語法非常相近嘉汰。分支上它們都可以有多個case塊和做多一個default塊丹禀，但是也有很多不同

1. select 到 括號{之間不得有任何表達式

2. fallthrough關鍵字不能用在select里面

3. 所有的case語句要么是channel的發(fā)送操作，要么就是channel的接收操作

4. select里面的case語句是隨機執(zhí)行的鞋怀，而不能是順序執(zhí)行的双泪。設想如果第一個case語句對應的channel是非阻塞的話，case語句的順序執(zhí)行會導致后續(xù)的case語句一直得不到執(zhí)行除非第一個case語句對應的channel里面的值都耗盡了密似。

5. 如果所有case語句關聯的操作都是阻塞的攒读，default分支就會被執(zhí)行。如果沒有default分支辛友，當前goroutine就會阻塞，當前的goroutine會掛接到所有關聯的channel內部的協程隊列上剪返。 所以說單個goroutine是可以同時掛接到多個channel上的废累，甚至可以同時掛接到同一個channel的發(fā)送協程隊列和接收協程隊列上。當一個阻塞的goroutine拿到了數據接觸阻塞的時候脱盲，它會從所有相關的channel隊列中移除掉邑滨。

channel簡單規(guī)則表,下標的活躍Channel表示即非空又非關閉的Channel

image

channel規(guī)則詳細解釋

空channel

1. 關閉一個空channel會導致當前goroutine引發(fā)panic
2. 向一個空channel發(fā)送值會導致當前的goroutine阻塞
3. 從一個空channel接收值也會導致當前的goroutine阻塞

在空channel上的調用len和cap函數都統一返回零。

已關閉的Channel

1. 關閉一個已關閉的channel會引發(fā)panic

2. 向一個已關閉的channel發(fā)送值會引發(fā)panic钱反。當這種send操作處于select塊里面的case語句上時掖看，它會隨時導致select語句引發(fā)panic。

3. 從一個已關閉的channel上接收值既不會阻塞也不能panic面哥，它一直能成功返回哎壳。只是返回的第二個值ok永遠是false，表示接收到的v是在channel關閉之后拿到的尚卫，對應得值也是相應元素類型的零值归榕。可以無限循環(huán)從已關閉的channel上接收值吱涉。

活躍的Channel

1. 關閉操作

2. 1. 從channel的接收協程隊列中移除所有的goroutine刹泄，并喚醒它們。
   2. 從channel的接收協程隊列中移除所有的goroutine怎爵，并喚醒它們特石。
   3. 一個已關閉的channel內部的緩沖數組可能不是空的，沒有接收的這些值會導致channel對象永遠不會被垃圾回收鳖链。

3. 發(fā)送操作

4. 1. 如果是阻塞型channel姆蘸，那就從channel的接收協程隊列中移出第一個協程，然后把發(fā)送的值直接遞給這個協程。
   2. 如果是阻塞型channel乞旦，并且channel的接收協程隊列是空的贼穆，那么當前的協程將會阻塞，并進入到channel的發(fā)送協程隊列里兰粉。
   3. 如果是緩沖型channel故痊，并且緩沖數組里還有空間，那么將發(fā)送的值添加到數組最后玖姑，當前協程不阻塞愕秫。
   4. 如果是緩沖型channel，并且緩沖數組已經滿了焰络，那么當前的協程將會阻塞戴甩，并進入到channel的發(fā)送協程隊列中。

5. 接收操作

6. 1. 如果是緩沖型channel闪彼，并且緩沖數組有值甜孤，那么當前的協程不會阻塞，直接從數組中拿出第一個值畏腕。如果發(fā)送隊列非空缴川，還需要將隊列中的第一個goroutine喚醒。
   2. 如果是阻塞型channel描馅，并且發(fā)送隊列非空的話把夸，那么喚醒發(fā)送隊列第一個協程，該協程會將發(fā)送的值直接遞給接收的協程铭污。
   3. 如果是緩沖型channel恋日，并且緩沖數組為空，或者是阻塞型channel嘹狞，并且發(fā)送協程隊列為空岂膳，那么當前協程將會阻塞，并加入到channel的接收協程隊列中磅网。

總結

根據以上規(guī)則闷营，我們可以得出以下結論:

• 如果channel關閉了，那么它的接收和發(fā)送協程隊列必然空了知市，但是它的緩沖數組可能還沒有空傻盟。
• channel的接收協程隊列和緩沖數組，同一個時間必然有一個是空的
• channel的緩沖數組如果未滿嫂丙，那么它的發(fā)送協程隊列必然是空的
• 對于緩沖型channel娘赴，同一時間它的接收和發(fā)送協程隊列，必然有一個是空的
• 對于非緩沖型channel跟啤，一般來說同一時間它的接收和發(fā)送協程隊列诽表，也必然有一個是空的唉锌，但是有一個例外，那就是當它的發(fā)送操作和接收操作在同一個select塊里出現的時候竿奏，兩個隊列都不是空的袄简。