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6年前发布

Go Channel 详解

   <p>Channel是Go中的一个核心类型,你可以把它看成一个管道,通过它并发核心单元就可以发送或者接收数据进行通讯(communication)。</p>    <p>它的操作符是箭头 <strong><-</strong> 。</p>    <pre>  <code class="language-go">ch <- v // 发送值v到Channel ch中  v := <-ch // 从Channel ch中接收数据,并将数据赋值给v  </code></pre>    <p>(箭头的指向就是数据的流向)</p>    <p>就像 map 和 slice 数据类型一样, channel必须先创建再使用:</p>    <pre>  <code class="language-go">ch := make(chanint)  </code></pre>    <h2>Channel类型</h2>    <p>Channel类型的定义格式如下:</p>    <pre>  <code class="language-go">ChannelType= ("chan"|"chan""<-"|"<-""chan")ElementType.  </code></pre>    <p>它包括三种类型的定义。可选的 <- 代表channel的方向。如果没有指定方向,那么Channel就是双向的,既可以接收数据,也可以发送数据。</p>    <pre>  <code class="language-go">chanT// 可以接收和发送类型为 T 的数据  chan<-float64// 只可以用来发送 float64 类型的数据  <-chanint// 只可以用来接收 int 类型的数据  </code></pre>    <p><- 总是优先和最左边的类型结合。(The <- operator associates with the leftmost chan possible)</p>    <pre>  <code class="language-go">chan<-chanint// 等价 chan<- (chan int)  chan<- <-chanint// 等价 chan<- (<-chan int)  <-chan<-chanint// 等价 <-chan (<-chan int)  chan(<-chanint)  </code></pre>    <p>使用 make 初始化Channel,并且可以设置容量:</p>    <pre>  <code class="language-go">make(chanint,100)  </code></pre>    <p>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,只有sender和receiver都准备好了后它们的通讯(communication)才会发生(Blocking)。如果设置了缓存,就有可能不发生阻塞, 只有buffer满了后 send才会阻塞, 而只有缓存空了后receive才会阻塞。一个nil channel不会通信。</p>    <p>可以通过内建的 close 方法可以关闭Channel。</p>    <p>你可以在多个goroutine从/往 一个channel 中 receive/send 数据, 不必考虑额外的同步措施。</p>    <p>Channel可以作为一个先入先出(FIFO)的队列,接收的数据和发送的数据的顺序是一致的。</p>    <p>channel的 receive支持 <em>multi-valued assignment</em> ,如</p>    <pre>  <code class="language-go">v, ok := <-ch  </code></pre>    <p>它可以用来检查Channel是否已经被关闭了。</p>    <ol>     <li> <p>send语句</p> <p>send语句用来往Channel中发送数据, 如 ch <- 3 。</p> <p>它的定义如下:</p> </li>    </ol>    <pre>  <code class="language-go">SendStmt = Channel "<-"Expression .  Channel = Expression .  </code></pre>    <p>在通讯(communication)开始前channel和expression必选先求值出来(evaluated),比如下面的(3+4)先计算出7然后再发送给channel。</p>    <pre>  <code class="language-go">c := make(chanint)  deferclose(c)  gofunc() { c <-3+4}()  i := <-c  fmt.Println(i)  </code></pre>    <p>send被执行前(proceed)通讯(communication)一直被阻塞着。如前所言,无缓存的channel只有在receiver准备好后send才被执行。如果有缓存,并且缓存未满,则send会被执行。</p>    <p>往一个已经被close的channel中继续发送数据会导致 <strong>run-time panic</strong> 。</p>    <p>往nil channel中发送数据会一致被阻塞着。</p>    <ol>     <li> <p>receive 操作符</p> <p><-ch 用来从channel ch中接收数据,这个表达式会一直被block,直到有数据可以接收。</p> </li>    </ol>    <p>从一个nil channel中接收数据会一直被block。</p>    <p>从一个被close的channel中接收数据不会被阻塞,而是立即返回,接收完已发送的数据后会返回元素类型的零值(zero value)。</p>    <p>如前所述,你可以使用一个额外的返回参数来检查channel是否关闭。</p>    <pre>  <code class="language-go">x, ok := <-ch  x, ok = <-ch  varx, ok = <-ch  </code></pre>    <p>如果OK 是false,表明接收的x是产生的零值,这个channel被关闭了或者为空。</p>    <h2>blocking</h2>    <p>缺省情况下,发送和接收会一直阻塞着,知道另一方准备好。这种方式可以用来在gororutine中进行同步,而不必使用显示的锁或者条件变量。</p>    <p>如官方的例子中 x, y := <-c, <-c 这句会一直等待计算结果发送到channel中。</p>    <pre>  <code class="language-go">import"fmt"    funcsum(s []int, cchanint) {   sum :=0  for_, v :=ranges {   sum += v   }   c <- sum // send sum to c  }    funcmain() {   s := []int{7,2,8,-9,4,0}     c := make(chanint)  gosum(s[:len(s)/2], c)  gosum(s[len(s)/2:], c)   x, y := <-c, <-c // receive from c     fmt.Println(x, y, x+y)  }  </code></pre>    <h2>Buffered Channels</h2>    <p>make的第二个参数指定缓存的大小: ch := make(chan int, 100) 。</p>    <p>通过缓存的使用,可以尽量避免阻塞,提供应用的性能。</p>    <h2>Range</h2>    <p>for …… range 语句可以处理Channel。</p>    <pre>  <code class="language-go">funcmain() {  gofunc() {   time.Sleep(1* time.Hour)   }()   c := make(chanint)  gofunc() {  fori :=0; i <10; i = i +1{   c <- i   }  close(c)   }()    fori :=rangec {   fmt.Println(i)   }     fmt.Println("Finished")  }  </code></pre>    <p>range c 产生的迭代值为Channel中发送的值,它会一直迭代知道channel被关闭。上面的例子中如果把 close(c) 注释掉,程序会一直阻塞在 for …… range 那一行。</p>    <h2>select</h2>    <p>select 语句选择一组可能的send操作和receive操作去处理。它类似 switch ,但是只是用来处理通讯(communication)操作。</p>    <p>它的 case 可以是send语句,也可以是receive语句,亦或者 default 。</p>    <p>receive 语句可以将值赋值给一个或者两个变量。它必须是一个receive操作。</p>    <p>最多允许有一个 default case ,它可以放在case列表的任何位置,尽管我们大部分会将它放在最后。</p>    <pre>  <code class="language-go">import"fmt"    funcfibonacci(c, quitchanint) {   x, y :=0,1  for{  select{  casec <- x:   x, y = y, x+y  case<-quit:   fmt.Println("quit")  return   }   }  }    funcmain() {   c := make(chanint)   quit := make(chanint)  gofunc() {  fori :=0; i <10; i++ {   fmt.Println(<-c)   }   quit <-0   }()   fibonacci(c, quit)  }  </code></pre>    <p>如果有同时多个case去处理,比如同时有多个channel可以接收数据,那么Go会伪随机的选择一个case处理(pseudo-random)。如果没有case需要处理,则会选择 default 去处理,如果 default case 存在的情况下。如果没有 default case ,则 select 语句会阻塞,直到某个case需要处理。</p>    <p>需要注意的是,nil channel上的操作会一直被阻塞,如果没有default case,只有nil channel的select会一直被阻塞。</p>    <p>select 语句和 switch 语句一样,它不是循环,它只会选择一个case来处理,如果想一直处理channel,你可以在外面加一个无限的for循环:</p>    <pre>  <code class="language-go">for{  select{  casec <- x:   x, y = y, x+y  case<-quit:   fmt.Println("quit")  return   }  }  </code></pre>    <h3>timeout</h3>    <p>select 有很重要的一个应用就是超时处理。 因为上面我们提到,如果没有case需要处理,select语句就会一直阻塞着。这时候我们可能就需要一个超时操作,用来处理超时的情况。</p>    <p>下面这个例子我们会在2秒后往channel c1中发送一个数据,但是 select 设置为1秒超时,因此我们会打印出 timeout 1 ,而不是 result 1 。</p>    <pre>  <code class="language-go">import"time"  import"fmt"    funcmain() {   c1 := make(chanstring,1)  gofunc() {   time.Sleep(time.Second *2)   c1 <- "result 1"   }()    select{  caseres := <-c1:   fmt.Println(res)  case<-time.After(time.Second *1):   fmt.Println("timeout 1")   }  }  </code></pre>    <p>其实它利用的是 time.After 方法,它返回一个类型为 <-chan Time 的单向的channel,在指定的时间发送一个当前时间给返回的channel中。</p>    <h2>Timer和Ticker</h2>    <p>我们看一下关于时间的两个Channel。timer是一个定时器,代表未来的一个单一事件,你可以告诉timer你要等待多长时间,它提供一个Channel,在将来的那个时间那个Channel提供了一个时间值。下面的例子中第二行会阻塞2秒钟左右的时间,直到时间到了才会继续执行。</p>    <pre>  <code class="language-go">timer1 := time.NewTimer(time.Second *2)  <-timer1.C  fmt.Println("Timer 1 expired")  </code></pre>    <p>当然如果你只是想单纯的等待的话,可以使用 time.Sleep 来实现。</p>    <p>你还可以使用 timer.Stop 来停止计时器。</p>    <pre>  <code class="language-go">timer2 := time.NewTimer(time.Second)  gofunc() {   <-timer2.C   fmt.Println("Timer 2 expired")  }()  stop2 := timer2.Stop()  ifstop2 {   fmt.Println("Timer 2 stopped")  }  </code></pre>    <p>ticker 是一个定时触发的计时器,它会以一个间隔(interval)往Channel发送一个事件(当前时间),而Channel的接收者可以以固定的时间间隔从Channel中读取事件。下面的例子中ticker每500毫秒触发一次,你可以观察输出的时间。</p>    <pre>  <code class="language-go">ticker := time.NewTicker(time.Millisecond *500)  gofunc() {  fort :=rangeticker.C {   fmt.Println("Tick at", t)   }  }()  </code></pre>    <p>类似timer, ticker也可以通过 Stop 方法来停止。一旦它停止,接收者不再会从channel中接收数据了。</p>    <h2>close</h2>    <p>内建的close方法可以用来关闭channel。</p>    <p>总结一下channel关闭后sender的receiver操作。</p>    <p>如果channel c已经被关闭,继续往它发送数据会导致 panic: send on closed channel :</p>    <pre>  <code class="language-go">import"time"    funcmain() {   go func(){   time.Sleep(time.Hour)   }()  c:= make(chan int,10)  c<-1  c<-2   close(c)  c<-3  }  </code></pre>    <p>但是从这个关闭的channel中不但可以读取出已发送的数据,还可以不断的读取零值:</p>    <pre>  <code class="language-go">c := make(chanint,10)  c <-1  c <-2  close(c)  fmt.Println(<-c) //1  fmt.Println(<-c) //2  fmt.Println(<-c) //0  fmt.Println(<-c) //0  </code></pre>    <p>但是如果通过 range 读取,channel关闭后for循环会跳出:</p>    <pre>  <code class="language-go">c := make(chanint,10)  c <-1  c <-2  close(c)  fori :=rangec {   fmt.Println(i)  }  </code></pre>    <p>通过 i, ok := <-c 可以查看Channel的状态,判断值是零值还是正常读取的值。</p>    <pre>  <code class="language-go">c := make(chanint,10)  close(c)    i, ok := <-c  fmt.Printf("%d, %t", i, ok)//0, false  </code></pre>    <h2>同步</h2>    <p>channel可以用在goroutine之间的同步。下面的例子中main goroutine通过done channel等待worker完成任务。 worker做完任务后只需往channel发送一个数据就可以通知main goroutine任务完成。</p>    <pre>  <code class="language-go">import(  "fmt"  "time"  )    funcworker(donechanbool) {   time.Sleep(time.Second)    // 通知任务已完成   done <- true  }    funcmain() {   done := make(chanbool,1)  goworker(done)    // 等待任务完成   <-done  }  </code></pre>    <h2>参考资料</h2>    <ol>     <li><a href="/misc/goto?guid=4958863497057341180" rel="nofollow,noindex">https://gobyexample.com/channels</a></li>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959011362558505098" rel="nofollow,noindex">https://tour.golang.org/concurrency/2</a></li>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959670812407310605" rel="nofollow,noindex">https://golang.org/ref/spec#Select_statements</a></li>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959670812496595705" rel="nofollow,noindex">https://github.com/a8m/go-lang-cheat-sheet</a></li>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959670812591835821" rel="nofollow,noindex">http://devs.cloudimmunity.com/gotchas-and-common-mistakes-in-go-golang/</a></li>    </ol>    <p>来自: <a href="/misc/goto?guid=4959670812673415308" rel="nofollow">http://colobu.com/2016/04/14/Golang-Channels/</a> </p>    
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