详解Golang中Channel的原理和使用技巧

Channel 详解

Channel 简要说明

Channel(一般简写为 chan) 管道提供了一种机制，它在两个并发执行的协程之间进行同步，并通过传递与该管道元素类型相符的值来进行通信。Channel 是用来在不同的 goroutine 中交换数据的，千万不要把 Channel 拿来在同一个 goroutine 中的不同函数之间间交换数据，chan 可以理解为一个管道或者先进先出的队列。

Channel 类型定义

最简单形式： chan elementType，通过这个类型的值，你可以发送和接收elementType 类型的元素。Channel 是引用类型，如果将一个 chan 变量赋值给另外一个，则这两个变量访问的是相同的 chann。

当然，我们可以用 make 分配一个channel：var c = make(chan int)

Channel 操作符<- 和操作方式

通信操作符 <- 的箭头指示数据流向，箭头指向哪里，数据就流向哪里，它是一个二元操作符，可以支持任意类型，对于 channel 的操作只有４种方式：

1.创建 channel (通过make()函数实现，包括无缓存 channel 和有缓存 channel);

2.向 channel 中添加数据（channel<-data）;

3.从 channel 中读取数据（data<-channel）;

• data<-channel， 从 channel 中接收数据并赋值给 data
• <-channel，从 channel 中接收数据并丢弃

4.关闭 channel(通过 close()函数实现）

• 读取关闭后的无缓存通道，不管通道中是否有数据，返回值都为 0 和 false。
• 读取关闭后的有缓存通道，将缓存数据读取完后，再读取返回值为 0 和 false。
• 对于一个关闭的 channel，如果继续向 channel 发送数据，会引起 panic
• channel 不能 close 两次，多次 close 会 panic

Channel 有无缓冲 & 同步、异步

channel 分为有缓冲 channel 和无缓冲 channel，两种 channel 的创建方法如下:

var ch = make(chan int) //无缓冲 channel,等同于make(chan int ,0)，是一个同步的 Channel

• 无缓冲 channel 在读和写的过程中是都会阻塞，由于阻塞的存在，所以使用 channel 时特别注意使用方法，防止死锁和协程泄漏的产生。
• 无缓冲 channel 的发送动作一直要到有一个接收者接收这个值才算完成，否则都是阻塞着的，也就是说，发送的数据需要被读取后，发送才会完成
• 一般要配合 select + timeout 处理，然后再在这里添加超时时间

var ch = make(chan int,10) //有缓冲channel,缓冲大小是10，是一个异步的Channel

• 带缓存的 channel 实际上是一个阻塞队列。队列满时写协程会阻塞，队列空时读协程阻塞。
• 有缓冲的时候，写操作是写完之后直接返回的。相对于不带缓存 channel，带缓存 channel 不易造成死锁。

Channel 各种操作导致阻塞和协程泄漏的场景

写操作，什么时候会被阻塞？

1.向 nil 通道发送数据会被阻塞

2.向无缓冲 channel 写数据，如果读协程没有准备好，会阻塞

• 无缓冲 channel ，必须要有读有写，写了数据之后，必须要读出来，否则导致 channel 阻塞，从而使得协程阻塞而使得协程泄漏
• 一个无缓冲 channel，如果每次来一个请求就开一个 go 协程往里面写数据，但是一直没有被读取，那么就会导致这个 chan 一直阻塞，使得写这个 chan 的 go 协程一直无法释放从而协程泄漏。

3.向有缓冲 channel 写数据，如果缓冲已满，会阻塞

有缓冲的 channel，在缓冲 buffer 之内，不读取也不会导致阻塞，当然也就不会使得协程泄漏，但是如果写数据超过了 buffer 还没有读取，那么继续写的时候就会阻塞了。如果往有缓冲的 channel 写了数据但是一直没有读取就直接退出协程的话，一样会导致 channel 阻塞，从而使得协程阻塞并泄漏。

读操作，什么时候会被阻塞？

• 从 nil 通道接收数据会被阻塞
• 从无缓冲 channel 读数据，如果写协程没有准备好，会阻塞
• 从有缓冲 channel 读数据，如果缓冲为空，会阻塞

close 操作，什么时候会被阻塞？

close channel 对 channel 阻塞是没有任何效果的，写了数据但是不读，直接 close，还是会阻塞的。

Channel 各种操作对应的状态

• 正常的 channel，可读、可写
• nil 的 channel，表示未初始化的状态，只进行了声明，或者手动赋值为 nil
• 已经 closed 的 channel，表示已经 close 关闭了，千万不要误认为关闭 channel 后，channel 的值是 nil

Channel 长度和容量

容量(capacity)代表 Channel 容纳的最多的元素的数量，代表Channel的缓存的大小。如果没有设置容量，或者容量设置为0, 说明 Channel 没有缓存，长度和容量的两个函数是 cap 和 len 。

示例如下：

c := make(chan int, 100) // cap 就是 100，但是此时 len 为 0
c <- 0  // len = 1， cap = 100
c <- 0  // len = 2， cap = 100
<- c    // len = 1， cap = 100

Channel 的缺点

Channel 的缺点：

Channel 可能会导致循环阻塞或者协程泄漏，这个是最最最要重点关注的。

Channel 中传递指针会导致数据竞态问题（data race/ race conditions）

Channel 中传递的都是数据的拷贝，可能会影响性能，但是就目前我们的机器性能来看，这点数据拷贝所带来的 CPU 消耗，大多数的情况下可以忽略。

Go Channel 实现协程同步

channel 实现并发同步的说明

channel 作为 Go 并发模型的核心思想：不要通过共享内存来通信，而应该通过通信来共享内存，那么在 Go 里面，当然也可以很方便通过 channel 来实现协程的并发和同步了，并且 channel 本身还可以支持有缓冲和无缓冲的，通过 channel + timeout 实现并发协程之间的同步也是常见的一种使用姿势。

无缓冲 chan 示例

示例如下：

package main
import "fmt"
func main() {
     var ch = make(chan string)
     for i := 0; i < 10; i++ {
             go sum(i, i+10, ch)
     }
     for i := 0; i < 10; i++ {
             fmt.Print(<-ch)
     }
}
func sum(start, end int, ch chan string) {
     var sum int = 0
     for i := start; i < end; i++ {
             sum += i
     }
     ch <- fmt.Sprintf("Sum from %d to %d is %d\n", start, end, sum)
}

有缓冲 chan 示例

	message_chan := make(chan int, 2)

	go func() {
		time.Sleep(time.Second * 3)
		println("start recv...")
		println(<-message_chan)
		println(<-message_chan)
		println(<-message_chan)
		println("finish recv...")
	}()

	println("start send 10...")
	message_chan <- 10

	println("start send 20...")
	message_chan <- 20

	println("start send 30...")
	message_chan <- 30

	println("finish send...")

	time.Sleep(time.Second * 3)
	close(message_chan)

到此这篇关于详解Golang中Channel的原理和使用技巧的文章就介绍到这了,更多相关Golang Channel内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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