Golang channel 使用总结

栏目: Go · 发布时间: 4年前

以常规方式编写并发程序，需要对共享变量作正确的访问控制，处理起来很困难。而golang提出一种不同的方式，即共享变量通过channel传递，共享变量从不被各个独立运行的线程(goroutine)同时享有，在任一时刻，共享变量仅可被一个goroutine访问。所以，不会产生数据竞争。并发编程，golang鼓励以此种方式进行思考，精简为一句口号——“勿通过共享内存来进行通信，而应通过通信来进行内存共享”。
1 Unbuffered channels与Buffered channels
Unbuffered channels的接收者阻塞直至收到消息，发送者阻塞直至接收者接收到消息，该机制可用于两个goroutine的状态同步。Buffered channels在缓冲区未满时，发送者仅在值拷贝到缓冲区之前是阻塞的，而在缓冲区已满时，发送者会阻塞，直至接收者取走了消息，缓冲区有了空余。
1.1 Unbuffered channels
如下代码使用Unbuffered channel作同步控制。给定一个整型数组，在主routine启动另一个goroutine将该数组排序，当其完成时，给done channel发送完成消息，主routine会一直等待直至排序完成，打印结果。

package main
import (
"fmt"
"sort"
"time"
)
func main() {
done := make(chan bool)
nums := []int{2, 1, 3, 5, 4}
go func() {
time.Sleep(time.Second)
sort.Ints(nums)
done <- true
}()
<-done
fmt.Println(nums)
}

1.2 Buffered channels
如下代码中，messages chan的缓冲区大小为2，因其为Buffered channel，所以消息发送与接收无须分开到两个并发的goroutine中。

package main
import (
"fmt"
)
func main() {
messages := make(chan string, 2)
messages <- "hello"
messages <- "world"
fmt.Println(<-messages, <-messages)
}

2 配套使用
2.1 指明channel direction
函数封装时，对仅作消息接收或仅作消息发送的chan标识direction可以借用编译器检查增强类型使用安全。如下代码中，ping函数中pings chan仅用来接收消息，所以参数列表中将其标识为接收者。pong函数中，pings chan仅用来发送消息，pongs chan仅用来接收消息，所以参数列表中二者分别标识为发送者与接收者。

package main
import "fmt"
func ping(pings chan<- string, msg string) {
pings <- msg
}
func pong(pings <-chan string, pongs chan<- string) {
pongs <- <-pings
}
func main() {
pings, pongs := make(chan string, 1), make(chan string, 1)
ping(pings, "ping")
pong(pings, pongs)
fmt.Println(<-pongs)
}

2.2 select
使用select可以用来等待多个channel的消息，如下代码，创建两个chan，启动两个goroutine耗费不等时间计算结果，主routine监听消息，使用两次select，第一次接收到了ch2的消息，第二次接收到了ch1的消息，用时2.000521146s。

package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
c1, c2 := make(chan int, 1), make(chan int, 1)
go func() {
time.Sleep(2 * time.Second)
c1 <- 1
}()
go func() {
time.Sleep(time.Second)
c2 <- 2
}()
for i := 0; i < 2; i++ {
select {
case msg1 := <-c1:
fmt.Println("received msg from c1", msg1)
case msg2 := <-c2:
fmt.Println("received msg from c2", msg2)
}
}
}

2.3 select with default
select with default可以用来处理非阻塞式消息发送、接收及多路选择。如下代码中，第一个select为非阻塞式消息接收，若收到消息，则落入<-messages case，否则落入default。第二个select为非阻塞式消息发送，与非阻塞式消息接收类似，因messages chan为Unbuffered channel且无异步消息接收者，因此落入default case。第三个select为多路非阻塞式消息接收。

package main
import "fmt"
func main() {
messages := make(chan string)
signal := make(chan bool)
// receive with default
select {
case <-messages:
fmt.Println("message received")
default:
fmt.Println("no message received")
}
// send with default
select {
case messages <- "message":
fmt.Println("message sent successfully")
default:
fmt.Println("message sent failed")
}
// muti-way select
select {
case <-messages:
fmt.Println("message received")
case <-signal:
fmt.Println("signal received")
default:
fmt.Println("no message or signal received")
}
}

2.4 close
当无需再给channel发送消息时，可将其close。如下代码中，创建一个Buffered channel，首先启动一个异步goroutine循环消费消息，然后主routine完成消息发送后关闭chan，消费goroutine检测到chan关闭后，退出循环。

package main
import "fmt"
func main() {
messages := make(chan int, 10)
done := make(chan bool)
// consumer
go func() {
for {
msg, more := <-messages
if !more {
fmt.Println("no more message")
done <- true
break
}
fmt.Println("message received", msg)
}
}()
// producer
for i := 0; i < 5; i++ {
messages <- i
}
close(messages)
<-done
}

2.5 for range
for range语法不仅可对基础数据结构（slice、map等）作迭代，还可对channel作消息接收迭代。如下代码中，给messages chan发送两条消息后将其关闭，然后迭代messages chan打印消息。

package main
import "fmt"
func main() {
messages := make(chan string, 2)
messages <- "hello"
messages <- "world"
close(messages)
for msg := range messages {
fmt.Println(msg)
}
}

3 应用场景
3.1 超时控制
资源访问、网络请求等场景作超时控制是非常必要的，可以使用channel结合select来实现。如下代码，对常规sum函数增加超时限制，sumWithTimeout函数中，select的v := <-rlt在等待计算结果，若在时限范围内计算完成，则正常返回计算结果，若超过时限则落入<-time.After(timeout) case，抛出timeout error。