【go語言學(xué)習(xí)】通道channel

通道channel被認(rèn)為是goroutine通信的管道。類似于水管里的水可以從一端流向另一端古涧，數(shù)據(jù)可以從一端發(fā)送到另一端，通過通道接收。

當(dāng)多個goroutine間想實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)時闪金，可以使用傳統(tǒng)的同步機(jī)制（sync包的方法），但是go語言強(qiáng)烈建議使用channel通道來實現(xiàn)goroutine之間的通信论颅。

“不要通過共享內(nèi)存來通信哎垦，而應(yīng)該通過通信來共享內(nèi)存”這是一句風(fēng)靡golang社區(qū)的經(jīng)典語言。

Go語言中恃疯，要傳遞某個數(shù)據(jù)給另一個goroutine(協(xié)程)漏设，可以把這個數(shù)據(jù)封裝成一個對象，然后把這個對象的指針傳入某個channel中今妄，另外一個goroutine從這個channel中讀出這個指針郑口，并處理其指向的內(nèi)存對象鸳碧。Go從語言層面保證同一個時間只有一個goroutine能夠訪問channel里面的數(shù)據(jù)，為開發(fā)者提供了一種優(yōu)雅簡單的工具犬性，所以Go的做法就是使用channel來通信瞻离，通過通信來傳遞內(nèi)存數(shù)據(jù)，使得內(nèi)存數(shù)據(jù)在不同的goroutine中傳遞乒裆，而不是使用共享內(nèi)存來通信套利。

一、什么是通道

1缸兔、通道的概念

通道是什么日裙，通道就是goroutine之間的通道。它可以讓goroutine之間相互通信惰蜜。

每個通道都有與其相關(guān)的類型昂拂。該類型是通道允許傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型。

通道的零值為nil抛猖。nil通道沒有任何用處格侯，因此通道必須使用類似于map和切片的方法來定義。

2财著、通道的聲明

聲明通道联四，和聲明變量是一樣的

// 聲明通道
var 通道名稱 chan 數(shù)據(jù)類型
// 初始化
通道名稱 = make(chan 數(shù)據(jù)類型）

示例代碼：

package main

import "fmt"

func main() {
    var c chan int
    if c == nil {
        fmt.Println("c聲明但是沒有初始化，是nil")
        c = make(chan int)
        fmt.Println(c == nil)
        fmt.Printf("%T", c)
    }
}

運行結(jié)果

c聲明但是沒有初始化撑教，是nil
false
chan int

也可以用簡短定義的方式聲明通道

通道名稱 := make(chan 數(shù)據(jù)類型）

3朝墩、通道數(shù)據(jù)類型

channel是引用類型的數(shù)據(jù)，在作為參數(shù)傳遞時伟姐，傳遞的是內(nèi)存地址收苏。

package main

import "fmt"

func main() {
    c := make(chan int)
    fmt.Printf("main：%T, %p\n", c, c)
    test(c)
}

func test(c chan int) {
    fmt.Printf("test：%T, %p\n", c, c)
}

運行結(jié)果

main：chan int, 0xc00001a0c0
test：chan int, 0xc00001a0c0

二、channel的使用

1愤兵、發(fā)送和接收

發(fā)送和接受的語法

// 讀取數(shù)據(jù)
data := <-chan
// 寫入數(shù)據(jù)
chan <- data

2鹿霸、發(fā)送和接收默認(rèn)是阻塞的

一個通道接收和發(fā)送數(shù)據(jù)默認(rèn)是阻塞的。也就是說秆乳，當(dāng)一個數(shù)據(jù)被發(fā)送到通道時懦鼠，在發(fā)送語句中被阻塞，直到另一個goroutine從該通道讀取數(shù)據(jù)屹堰，才解除阻塞肛冶。相應(yīng)地，當(dāng)從通道中讀取數(shù)據(jù)時扯键，讀取被阻塞淑趾，直到一個goroutine向該通道中寫入數(shù)據(jù)。

這些特性可以幫助goroutines有效地進(jìn)行通信忧陪。

示例代碼：

package main

import "fmt"

func main() {
    c := make(chan bool)
    go func() {
        for i := 0; i < 5; i++ {
            fmt.Println("i = ", i)
        }
        c <- true
    }()
    data := <-c
    fmt.Println(data)
    fmt.Println("main over")
}

運行結(jié)果

i =  0
i =  1
i =  2
i =  3
i =  4
true
main over

3扣泊、死鎖

只向通道中讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)，而不寫入或讀取數(shù)據(jù)嘶摊，就會造成阻塞延蟹，產(chǎn)生死鎖。

示例代碼：

package main

func main() {
    c := make(chan bool)
    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
    c <- true
}

4叶堆、通道使用注意事項：

用于goroutine阱飘，傳遞消息的。
通道虱颗，每個都有相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)類型,nil chan沥匈，不能使用，類似于nil map忘渔，不能直接存儲鍵值對高帖。
使用通道傳遞數(shù)據(jù)：<-
chan <- data，發(fā)送數(shù)據(jù)到通道畦粮，向通道中寫數(shù)據(jù)
data <- chan散址，從通道中獲取數(shù)據(jù)，從通道中讀數(shù)據(jù)
阻塞：
發(fā)送數(shù)據(jù)：chan <- data宣赔，阻塞的预麸，直到另一條goroutine，讀取數(shù)據(jù)來解除阻塞
讀取數(shù)據(jù)：data <- chan儒将，也是阻塞的吏祸。直到另一條goroutine，寫出數(shù)據(jù)解除阻塞钩蚊。
本身channel就是同步的贡翘，意味著同一時間，只能有一條goroutine來操作两疚。

5床估、關(guān)閉通道

發(fā)送者可以通過關(guān)閉通道，來通知接收方不會有更多的數(shù)據(jù)被發(fā)送到channel上诱渤。

close(chan)

接收者可以在接收來自通道的數(shù)據(jù)時使用額外的變量來檢查通道是否已經(jīng)關(guān)閉丐巫。

// ok 為true，表示成功的從通道中讀取數(shù)據(jù)
// ok 為false勺美，表示從關(guān)閉的通道中讀取數(shù)據(jù)递胧，將獲得通道數(shù)據(jù)類型的零值。
v, ok := <- chan

示例代碼：

package main

import "fmt"

func main() {
    controlChan := make(chan bool)
    c := make(chan int)
    go writeData(c, controlChan)
    go readData(c, controlChan)
    _ = <-controlChan
    fmt.Println("main over")
}

func writeData(c chan int, controlChan chan bool) {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        c <- i
    }
    close(c)
    controlChan <- true
}

func readData(c chan int, controlChan chan bool) {
    for {
        v, ok := <-c
        if !ok {
            fmt.Println("數(shù)據(jù)讀取完畢")
            break
        }
        fmt.Println("讀取數(shù)據(jù)：", v)
    }
    controlChan <- true
}

運行結(jié)果

讀取數(shù)據(jù)： 0
讀取數(shù)據(jù)： 1
讀取數(shù)據(jù)： 2
讀取數(shù)據(jù)： 3
讀取數(shù)據(jù)： 4
數(shù)據(jù)讀取完畢
main over

我們可以循環(huán)從通道上獲取數(shù)據(jù)赡茸，直到通道關(guān)閉缎脾。for循環(huán)的for range形式可用于從通道接收值，直到它關(guān)閉為止占卧。

示例代碼：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    c := make(chan int)
    go writeData(c)
    // for循環(huán)的for range形式可用于從通道接收值遗菠，直到它關(guān)閉為止联喘。
    for v := range c {
        fmt.Println("讀取數(shù)據(jù)：", v)
    }
    fmt.Println("main..over.....")
}
func writeData(c chan int) {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        c <- i
    }
    close(c)
}

三、緩沖通道

非緩沖通道

c := make(chan T)

緩沖通道

c := make(chan T辙纬，cap)

示例代碼：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    c := make(chan int, 3)
    go writeData(c)
    // for循環(huán)的for range形式可用于從通道接收值豁遭，直到它關(guān)閉為止。
    for v := range c {
        fmt.Println("\t讀取數(shù)據(jù)：", v)
    }
    fmt.Println("main..over.....")
}
func writeData(c chan int) {
    for i := 1; i <= 6; i++ {
        c <- i
        fmt.Println("寫入數(shù)據(jù): ", i)
    }
    close(c)
}

運行結(jié)果：

寫入數(shù)據(jù):  1
寫入數(shù)據(jù):  2
寫入數(shù)據(jù):  3
寫入數(shù)據(jù):  4
        讀取數(shù)據(jù)： 1
        讀取數(shù)據(jù)： 2
        讀取數(shù)據(jù)： 3
        讀取數(shù)據(jù)： 4
        讀取數(shù)據(jù)： 5
寫入數(shù)據(jù):  5
寫入數(shù)據(jù):  6
        讀取數(shù)據(jù)： 6
main..over.....

四贺拣、定向通道

// 雙向通道
c1 := make(chan T)
// 只寫通道
c2 := make(chan<- T)
// 只讀通道
c3 := make(<-chan T)

定義一個單向（定向）通道是沒有意義的蓖谢，單向通道往往用作函數(shù)的參數(shù)。
示例代碼：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    c := make(chan int, 3)
    done := make(chan bool)
    go writeData(c, done)
    go readData(c, done)
    <-done
    fmt.Println("main..over.....")
}
func writeData(c chan<- int, done chan bool) {
    for i := 1; i <= 6; i++ {
        c <- i
        fmt.Println("寫入數(shù)據(jù): ", i)
    }
    close(c)
    done <- true
}
func readData(c <-chan int, done chan bool) {
    for v := range c {
        fmt.Println("\t讀取數(shù)據(jù)：", v)
    }
    done <- true
}