Goroutines和Channels

Posted 2020-11-17 sea-stream

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。

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，我们可以创建一个channel：

ch := make(chan int) // ch has type ‘chan int‘

　　

和map类似，channel也对应一个make创建的底层数据结构的引用。

当我们复制一个channel或用于函数参数传递时，我们只是拷贝了一个channel引用，因此调用者和被调用者将引用同一个channel对象。

和其它的引用类型一样，channel的零值也是nil。

 

两个相同类型的channel可以使用==运算符比较。如果两个channel引用的是相同的对象，那么比较的结果为真。一个channel也可以和nil进行比较。

一个channel有发送和接受两个主要操作，都是通信行为。

 

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

　　

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)

　　

以最简单方式调用make函数创建的是一个无缓存的channel。

但是我们也可以指定第二个整型参数，对应channel的容量。如果channel的容量大于零，那么该channel就是带缓存的channel。

 

ch = make(chan int)    // unbuffered channel
ch = make(chan int, 0) // unbuffered channel
ch = make(chan int, 3) // buffered channel with capacity 3

　　

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。当通过一个无缓存Channels发送数据时，接收者收到数据发生在唤醒发送者goroutine之前（译注：happens before，这是Go语言并发内存模型的一个关键术语！）。

 

在讨论并发编程时，当我们说x事件在y事件之前发生（happens before），我们并不是说x事件在时间上比y时间更早；我们要表达的意思是要保证在此之前的事件都已经完成了，例如在此之前的更新某些变量的操作已经完成，你可以放心依赖这些已完成的事件了。

 

当我们说x事件既不是在y事件之前发生也不是在y事件之后发生，我们就说x事件和y事件是并发的。这并不是意味着x事件和y事件就一定是同时发生的，我们只是不能确定这两个事件发生的先后顺序。在下一章中我们将看到，当两个goroutine并发访问了相同的变量时，我们有必要保证某些事件的执行顺序，以避免出现某些并发问题。（意思就是不确定线程执行顺序）

 

func main() {
    conn, err := net.Dial("tcp", "localhost:8000")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    done := make(chan struct{})
    go func() {
        io.Copy(os.Stdout, conn) // NOTE: ignoring errors
        log.Println("done")
        done <- struct{}{} // signal the main goroutine
    }()
    mustCopy(conn, os.Stdin)
    conn.Close()
    <-done // wait for background goroutine to finish
}

　　

当用户关闭了标准输入，主goroutine中的mustCopy函数调用将返回，然后调用conn.Close()关闭读和写方向的网络连接。

关闭网络连接中的写方向的连接将导致server程序收到一个文件（end-of-file）结束的信号。

关闭网络连接中读方向的连接将导致后台goroutine的io.Copy函数调用返回一个“read from closed connection”（“从关闭的连接读”）类似的错误，因此我们临时移除了错误日志语句；（需要注意的是go语句调用了一个函数字面量，这Go语言中启动goroutine常用的形式。）

在后台goroutine返回之前，它先打印一个日志信息，然后向done对应的channel发送一个值。主goroutine在退出前先等待从done对应的channel接收一个值。因此，总是可以在程序退出前正确输出“done”消息。

基于channels发送消息有两个重要方面。首先每个消息都有一个值，但是有时候通讯的事实和发生的时刻也同样重要。当我们更希望强调通讯发生的时刻时，我们将它称为消息事件。有些消息事件并不携带额外的信息，它仅仅是用作两个goroutine之间的同步，这时候我们可以用struct{}空结构体作为channels元素的类型，虽然也可以使用bool或int类型实现同样的功能，done <- 1语句也比done <- struct{}{}更短。