详解Golang中Channel的用法

时间:2021-05-22

如果说goroutine是Go语言程序的并发体的话,那么channels则是它们之间的通信机制。一个channel是一个通信机制,它可以让一个goroutine通过它给另一个goroutine发送值信息。

1 创建channel

每个channel都有一个特殊的类型,也就是channels可发送数据的类型。一个可以发送int类型数据
的channel一般写为chan int。使用内置的make函数,如果第二个参数大于0,则表示创建一个带缓存的channel。

ch := make(chan int) // ch has type 'chan int'ch = make(chan int, 3) // buffered channel with capacity 3

2 channel的发送和接受

一个发送语句将一个值从一个goroutine通过channel发送到另一个执行接收操作的goroutine。发送和接收两个操作都使用<-运算符。在发送语句中,<-运算符分割channel和要发送的值。在接收语句中,<-运算符写在channel对象之前。一个不使用接收结果的接收操作也是合法的。

ch <- x// a send statementx = <-ch // a receive expression in an assignment statement<-ch// a receive statement; result is discarded

3 channel的close

Channel还支持close操作,用于关闭channel,随后对基于该channel的任何发送操作都将导致panic异常。对一个已经被close过的channel进行接收操作依然可以接受到之前已经成功发送的数据,如果channel中已经没有数据的话将产生一个零值的数据。使用内置的close函数就可以关闭一个channel:

close(ch)

4 不带缓存的Channels

一个基于无缓存Channels的发送操作将导致发送者goroutine阻塞,直到另一个goroutine在相同的Channels上执行接收操作,当发送的值通过Channels成功传输之后,两个goroutine可以继续执行后面的语句。反之,如果接收操作先发生,那么接收者goroutine也将阻塞,直到有另一个goroutine在相同的Channels上执行发送操作。
基于无缓存Channels的发送和接收操作将导致两个goroutine做一次同步操作。因为这个原因,无缓存Channels有时候也被称为同步Channels。

5 串联的Channels

Channels也可以用于将多个goroutine连接在一起,一个Channel的输出作为下一个Channel的输入。这种串联的Channels就是所谓的管道(pipeline)。

func main() { naturals := make(chan int) squares := make(chan int) // Counter go func() { for x := 0; x < 100; x++ { naturals <- x } close(naturals) }() // Squarer go func() { for x := range naturals { squares <- x * x } close(squares) }() // Printer (in main goroutine) for x := range squares { fmt.Println(x) }}

当一个被关闭的channel中已经发送的数据都被成功接收后,后续的接收操作将不再阻塞,它们会立即返回一个零值。
Go语言的range循环可直接在channels上面迭代。使用range循环依次从channel接收数据,当channel被关闭并且没有值可接收时跳出循环。

6 单方向的Channels

为了防止被滥用,Go语言的类型系统提供了单方向的channel类型,分别用于只发送或只接收的channel。类型<-chan int表示一个只接收int的channel, chan<- int表示一个只发送int的channel,(箭头<-和关键字chan的相对位置表明了channel的方向。),这种限制将在编译期检测。

func counter(out chan<- int) { for x := 0; x < 100; x++ { out <- x } close(out) } func squarer(out chan<- int, in <-chan int) { for v := range in { out <- v * v } close(out) } func printer(in <-chan int) { for v := range in { fmt.Println(v) } } func main() { naturals := make(chan int) squares := make(chan int) go counter(naturals) go squarer(squares, naturals) printer(squares)}

7 带缓存的Channels

带缓存的Channel内部持有一个元素队列。队列的最大容量是在调用make函数创建channel时通过第二个参数指定的。
向缓存Channel的发送操作就是向内部缓存队列的尾部插入元素,接收操作则是从队列的头部删除元素。如果内部缓存队列是满的,那么发送操作将阻塞直到因另一个goroutine执行接收操作而释放了新的队列空间。相反,如果channel是空的,接收操作将阻塞直到有另一个goroutine执行发送操作而向队列插入元素。

  • write:缓冲区被填满后,写端才会阻塞。
  • read:缓冲区被读空,读端才会阻塞。

可以用内置的cap函数获取channel内部缓存的容量

fmt.Println(cap(ch)) // "3"

可以用内置的len函数获取channel内部缓存队列中有效元素的个数。

fmt.Println(len(ch)) // "2"

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