[TOC] ### **什么是channel** ***** #### **概述** go channel 存在3種狀態 * nil 未初始化的狀態，只進行了聲明 * active 正常的channel，可讀或者可寫 * closed 已關閉，**關閉后的channel != nil**  >有種特殊情況，當nil的通道在select的某個case中時，這個case會阻塞，但不會造成死鎖。 channel可進行`3種操作`： 1. 讀 2. 寫 3. 關閉 #### **基本讀寫操作** 定義一個channel： ``` ch := make(chan int) ``` 將一個數據寫入（發送）至channel: ``` ch <- value ``` 向channel寫入數據通常會導致程序阻塞，直到有其他goroutine從這個channel中讀取數據。從 channel中讀取數據的語法是: ``` value := <-ch ``` >如果channel之前沒有寫入數據，那么從channel中讀取數據也會導致程序阻塞，直到channel中被寫入數據為止。我們之后還會提到如何控制channel只接受寫或者只允許讀取，即單向channel。 ` ` ### **channel的使用場景** ***** channel用在**數據流動的地方**： 1. 消息傳遞、消息過濾 2. 信號廣播 3. 事件訂閱與廣播 4. 請求、響應轉發 5. 任務分發 6. 結果匯總 7. 并發控制 8. 同步與異步 9. ... ### **channel的基本操作和注意事項** ***** #### **使用for range讀channel** * 場景：當需要不斷從channel讀取數據時 * 原理：使用`for-range`讀取channel，這樣既安全又便利，當channel關閉時，for循環會自動退出，無需主動監測channel是否關閉，可以防止讀取已經關閉的channel，造成讀到數據為通道所存儲的數據類型的零值。 * 用法： ```go for x := range ch{ fmt.Println(x) } ``` #### **select原理** ``` select { case <-chan1: // 如果chan1成功讀到數據，則進行該case處理語句 case chan2 <- 1: // 如果成功向chan2寫入數據，則進行該case處理語句 default: // 如果上面都沒有成功，則進入default處理流程 } ``` #### **使用select處理多個channel** * 場景：需要對多個通道進行同時處理，但**只處理最先發生的channel時** * 原理：`select`可以同時監控多個通道的情況，只處理未阻塞的case。**當通道為nil時，對應的case永遠為阻塞，無論讀寫。特殊關注：普通情況下，對nil的通道寫操作是要panic的**。 * 用法： ``` var wg sync.WaitGroup func main() { c := make(chan int, 2) d := make(chan string, 2) wg.Add(1) go func() { defer wg.Done() c <- 1 d <- "joker" }() select { case x := <- c: fmt.Print(x) case y := <- d: fmt.Print(y) } wg.Wait() } //output 1 ``` ` ` #### **只讀/只寫channel** 只讀channel只能讀取，只寫channel只能寫入，更易讀，更安全 ``` 只寫通道：chan<- T 只讀通道：<-chan T ``` * 場景：協程對某個通道只讀或只寫時 * 目的：A. 使代碼更易讀、更易維護，B. 防止只讀協程對通道進行寫數據，但通道已關閉，造成panic。 * 用法： * 如果協程對某個channel只有寫操作，則這個channel聲明為只寫。 * 如果協程對某個channel只有讀操作，則這個channe聲明為只讀 ``` // 只有generator進行對outCh進行寫操作，返回聲明 // <-chan int，可以防止其他協程亂用此通道，造成隱藏bug func generator(int n) <-chan int { outCh := make(chan int) go func(){ for i:=0;i<n;i++{ outCh<-i } }() return outCh } // consumer只讀inCh的數據，聲明為<-chan int // 可以防止它向inCh寫數據 func consumer(inCh <-chan int) { for x := range inCh { fmt.Println(x) } } ``` ` ` #### **使用緩沖channel增強并發** 創建一個帶緩沖的channel: ``` c := make(chan int, 1024) ``` 在調用make()時將緩沖區大小作為第二個參數傳入即可，比如上面這個例子就創建了一個大小為1024的int類型channel，即使沒有讀取方，寫入方也可以一直往channel里寫入，在緩沖區被填完之前都不會阻塞。 ` ` 從帶緩沖的channel中讀取數據可以使用與常規非緩沖channel完全一致的方法，但我們也可以使用range關鍵來實現更為簡便的循環讀取： ``` for i := range c { fmt.Println("Received:", i) } ``` ` ` #### **超時機制** 在并發編程的通信過程中，**最需要處理的就是超時問題**，即**向channel寫數據時發現channel已滿**，或者**從channel試圖讀取數據時發現channel為空**。如果不正確處理這些情況，很**可能會導致整個goroutine鎖死**。 ` ` Go語言沒有提供直接的超時處理機制，但我們可以利用select機制。雖然select機制不是專為超時而設計的，卻能很方便地解決超時問題。因為select的特點是只要其中一個case已經完成，程序就會繼續往下執行，而不會考慮其他case的情況: ``` // 首先，我們實現并執行一個匿名的超時等待函數 timeout := make(chan bool, 1) go func() { time.Sleep(1e9) // 等待1秒鐘 timeout <- true }() // 然后我們把timeout這個channel利用起來 select { case <-ch: // 從ch中讀取到數據 case <-timeout: // 一直沒有從ch中讀取到數據，但從timeout中讀取到了數據 } ``` 這樣使用select機制可以避免永久等待的問題，因為程序會在timeout中獲取到一個數據后繼續執行，無論對ch的讀取是否還處于等待狀態，從而達成1秒超時的效果。 ` ` >這種寫法看起來是一個小技巧，但卻是在Go語言開發中避免channel通信超時的最有效方法。在實際的開發過程中，這種寫法也需要被合理利用起來，從而有效地提高代碼質量。 ` ` #### **channel傳遞** 在Go語言中channel本身也是一個**原生類型**，**與map之類的類型地位一樣**，因此channel本身在定義后也可以通過channel來傳遞。 我們可以使用這個特性來實現Linux上非常常見的管道（pipe）特性。管道也是使用非常廣泛的一種設計模式，比如在處理數據時，我們可以采用管道設計，這樣可以比較容易以插件的方式增加數據的處理流程。 ` ` #### **單向channel** 假如一個channel真的只能讀，那么肯定只會是空的，因為你沒機會往里面寫數據。同理，如果一個channel只允許寫，即使寫進去了，也沒有絲毫意義，因為沒有機會讀取里面的數據。所謂的單向channel概念，其實只是對channel的一種使用限制。 ` ` 在將一個channel變量傳遞到一個函數時，可以通過將其指定為單向channel變量，從而限制 該函數中可 以對此 channel的操作， 比如只能往 這個 channel寫，或者只 能從這個channel讀. 單向channel變量的聲明非常簡單，如下： ``` var ch1 chan int // ch1是一個正常的channel，不是單向的 var ch2 chan<- float64// ch2是單向channel，只用于寫float64數據 var ch3 <-chan int // ch3是單向channel，只用于讀取int數據 ``` 基于ch4，我們通過類型轉換初始化了兩個單向channel：單向讀的ch5和單向寫的ch6。 ` ` 為什么要做這樣的限制呢？從設計的角度考慮，所有的代碼應該都遵循“最小權限原則”，從而避免沒必要地使用泛濫問題，進而導致程序失控。 單向channel的用法： ``` func Parse(ch <-chan int) { for value := range ch { fmt.Println("Parsing value", value) } } ``` 除非這個函數的實現者無恥地使用了類型轉換，否則這個函數就不會因為各種原因而對ch進行寫，避免在ch中出現非期望的數據，從而很好地實踐最小權限原則。 ` ` #### **關閉channel** 關閉channel的語句非常簡單 ``` close(ch) ``` #### **使用`_,ok`判斷channel是否關閉** * 場景：讀channel，但不確定channel是否關閉時 * 原理：讀已關閉的channel會得到零值，如果不確定channel，需要使用`ok`進行檢測。ok的結果和含義： * `true`：讀到數據，并且通道沒有關閉。 * `false`：通道關閉，無數據讀到。 * 用法： ``` if v, ok := <- ch; ok { fmt.Println(v) } ```