[Go] 通过 17 个简短代码片段，切底弄懂 channel 基础

Posted 2020-09-20

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了[Go] 通过 17 个简短代码片段，切底弄懂 channel 基础相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

关于管道 Channel

Channel 用来同步并发执行的函数并提供它们某种传值交流的机制。
Channel 的一些特性：通过 channel 传递的元素类型、容器（或缓冲区）和传递的方向由“<-”操作符指定。
c <- 123，把值 123 输入到管道 c，<-c，把管道 c 的值读取到左边，value := <-c，这样就是读到 value 变量里面。

管道分类

无缓冲的与有缓冲 channel 有着重大差别，那就是一个是同步的（阻塞的）一个是非同步的（非阻塞的）。

比如：

c1 := make(chan int)       // 无缓冲 
c2 := make(chan int,1)     // 有缓冲

例如：c1 <- 1

无缓冲：不仅仅是向 c1 通道放 1，而是一直要等有别的协程 <-c1 接手了这个参数，那么 c1 <- 1 才会继续下去，要不然就一直阻塞着。
有缓冲： c2 <- 1 则不会阻塞，因为缓冲大小是1（其实是缓冲大小为 0），只有当放第二个值，且第一个还没被人拿走的时候，才会阻塞。

例子 - 无缓冲

演示无缓冲和有缓冲的 channel 的样子

func test0() {
	/** 演示 无缓存 和 有缓冲 的 channel 的样子 */
	done := make(chan bool)       /** 无缓冲 */
	done1 := make(chan bool, 1)   /** 有缓冲 */
	println(done, done1)
}

演示无缓冲在同一个 main 里面的死锁例子

func test1() {
	/** 编译错误 deadlock，阻死 main 进程 */
	/** 演示 无缓冲在同一个 main 里面的 死锁例子 */
	done := make(chan bool)
	done <- true /** 这句是输入值，它会一直阻塞，等待读取 */
	<-done       /** 这句是读取，但是在上面已经阻死了，永远走不到这里 */
	println("完成")
}

演示仅有输入语句，但没读取语句的死锁例子

func test2() {
	/** 编译错误 deadlock，阻死 main 进程 */
	/** 演示仅有 输入 语句，但没 读取语句 的死锁例子 */
	done := make(chan bool)
	done <- true /** 输入，一直等待读取，哪怕没读取语句 */
	println("完成")
}

演示仅有读取语句，但没输入语句的死锁例子

func test3() {
	/** 编译错误 deadlock，阻死 main 进程 */
	/** 演示仅有 读取 语句，但没 输入语句 的死锁例子 */
	done := make(chan bool)
	<-done /** 读取输出，前面没有输入语句，done 是 empty 的，所以一直等待输入 */

	println("完成")
}

演示，协程的阻死，不会影响 main

func test4() {
	/** 编译通过 */
	/** 演示，协程的阻死，不会影响 main */
	done := make(chan bool)
	go func() {
		<-done /** 一直等待 */
	}()
	println("完成")

	/**
	 * 控制台输出：
	 *       完成
	 */
}

在 test4 的基础上，无缓冲 channel 在协程 go routine 里面阻塞死

func test5() {
	/** 编译通过 */
	/** 在 test4 的基础上，无缓冲 channel 在协程 go routine 里面阻塞死 */
	done := make(chan bool)
	go func() {
		println("我可能会输出哦") /** 阻塞前的语句 */
		done <- true       /** 这里阻塞死，但是上面那句有可能输出，见 test3 的结论 */
		println("我永远不会输出")
		<-done /** 这句也不会走到，除非在别的协程里面读取，或者在 main */
	}()
	println("完成")
}

编译通过，在 test5 的基础上演示，延时 main 的跑完

func test6() {
	/** 编译通过，在 test5 的基础上演示，延时 main 的跑完 */
	done := make(chan bool)

	go func() {
		println("我可能会输出哦")
		done <- true /** 这里阻塞死 */
		println("我永远不会输出")
		<-done /** 这句也不会走到 */
	}()

	time.Sleep(time.Second * 1) /** 加入延时 1 秒 */
	println("完成")

	/**
	 * 控制台输出：
	 *       我可能会输出哦
	 *       完成
	 */

	/**
	 * 结论：
	 *    如果在 go routine 中阻塞死，也可能不会把阻塞语句前的内容输出，
	 *    因为main已经跑完了，所以延时一会，等待 go routine
	 */
}

演示无缓冲 channel 在不同的位置里面接收填充和接收

func test7() {
	/** 编译通过，演示无缓冲channel 在 不同的位置里面 接收填充 和 接收*/
	done := make(chan bool)

	go func() {
		done <- true /** 直到，<-done 执行，否则这里阻塞死 */
		println("我永远不会输出，除非 <-done 执行")
	}()

	<-done /** 这里接收，在输出完成之前，那么上面的语句将会走通 */
	println("完成")

	/**
	 * 控制台输出：
	 *       我永远不会输出，除非 <-done 执行
	 *       完成
	 */
}

演示无缓冲 channel 在不同地方接收的影响

func test8() {
	/** 编译通过，演示无缓冲 channel 在不同地方接收的影响 */
	done := make(chan bool)

	go func() {
		done <- true /** 直到，<-done 执行，否则这里阻塞死 */
		println("我永远不会输出，除非 <-done 执行")
	}()

	println("完成")
	<-done /** 这里接收，在输出完成之后 */

	/**
	 * 控制台输出：
	 *       完成
	 *       我永远不会输出，除非 <-done 执行
	 */
}

无缓存的 channel 使用 close 后，不会阻塞

func test9() {
	/** 编译通过 */
	/** 演示，没缓存的 channel 使用 close 后，不会阻塞 */
	done := make(chan bool)
	close(done)
	// done<-true  /** 关闭了的，不能再往里面输入值，否则会 panic */
	<-done /** 这句是读取，但是在上面已经关闭 channel 了，不会阻死 */
	println("完成")
}

无缓存的 channel，在 go routine 里面使用 close 后，不会阻塞

func test10() {
	/** 编译通过 */
	/** 演示，没缓存的 channel，在 go routine 里面使用 close 后，不会阻塞 */
	done := make(chan bool)

	go func() {
		close(done)
	}()

	//done<-true  /** 关闭了的，不能再往里面输入值 */
	<-done /** 这句是读取，但是在上面已经关闭 channel 了，不会阻死 */
	println("完成")
}

例子 - 有缓冲

有缓冲的 channel 不会阻塞的例子

func test11() {
	/** 编译通过 */
	/** 有缓冲的 channel 不会阻塞的例子 */
	done := make(chan bool, 1)
	done <- true
	<-done
	println("完成")
}

有缓冲的 channel 会阻塞的例子

func test12() {
	/** 编译通过 */
	/** 有缓冲的 channel 会阻塞的例子 */
	done := make(chan bool, 1)
	// done<-true /** 注释这句 */
	<-done /** 虽然是有缓冲的，但是在没输入的情况下，读取，会阻塞 */
	println("完成")
}

有缓冲的 channel 会阻塞的例子

func test13() {
	/** 编译不通过 */
	/** 有缓冲的 channel 会阻塞的例子 */
	done := make(chan bool, 1)
	done <- true
	done <- false /** 放第二个值的时候，第一个还没被人拿走，这时候才会阻塞，根据缓冲值而定 */
	println("完成")
}

有缓冲的 channel 不会阻塞的例子

func test14() {
	/** 编译通过 */
	/** 有缓冲的 channel 不会阻塞的例子 */
	done := make(chan bool, 1)
	done <- true /** 不会阻塞在这里，等待读取 */

	println("完成")
}

有缓冲的 channel，如果在 go routine 中使用，一定要做适当的延时，否则会输出来不及，因为 main 已经跑完了，所以延时一会，等待 go routine

func test15() {
	/** 编译通过 */
	/** 有缓冲的channel 在 go routine 里面的例子 */
	done := make(chan bool, 1)

	go func() {
		/** 不会阻塞 */
		println("我可能会输出哦")
		done <- true /** 如果把这个注释，也会导致 <-done 阻塞 */
		println("我也可能会输出哦")
		<-done
		println("别注释 done<-true 哦，不然我就输出不了了")
	}()

	time.Sleep(time.Second * 1) /** 1秒延时，去掉就可能上面的都不会输出也有可以输出，routine 调度 */
	println("完成")

	/**
	 * 控制台输出：
	 *       我可能会输出哦
	 *       我也可能会输出哦
	 *       完成
	 */

	/**
	 * 结论：
	 *    有缓冲的 channel，如果在 go routine 中使用，一定要做适当的延时，否则会输出来不及，
	 *    因为 main 已经跑完了，所以延时一会，等待 go routine
	 */
}

多 channel 模式

func getMessagesChannel(msg string, delay time.Duration) <-chan string {
	c := make(chan string)
	go func() {
		for i := 1; i <= 3; i++ {
			c <- fmt.Sprintf("%s %d", msg, i)
			time.Sleep(time.Millisecond * delay) /** 仅仅起到，下一次的 c 在何时输入 */
		}
	}()
	return c
}

func test16() {
	/** 编译通过 */
	/** 复杂的演示例子 */
	/** 多 channel 模式 */
	c1 := getMessagesChannel("第一", 600)
	c2 := getMessagesChannel("第二", 500)
	c3 := getMessagesChannel("第三", 5000)

	/** 层层限制阻塞 */
	/** 这个 for 里面会造成等待输入，c1 会阻塞 c2 ,c2 阻塞 c3 */
	/** 所以它总是，先输出 c1 然后是 c2 最后是 c3 */
	for i := 1; i <= 3; i++ {
		/** 每次循环提取一轮，共三轮 */
		println(<-c1) /** 除非 c1 有输入值，否则就阻塞下面的 c2,c3 */
		println(<-c2) /** 除非 c2 有输入值，否则就阻塞下面的 c3 */
		println(<-c3) /** 除非 c3 有输入值，否则就阻塞进入下一轮循环，反复如此 */
	}

	/**
	 *  这个程序的运行结果，首轮的，第一，第二，第三 很快输出，因为
	 *  getMessagesChannel 函数的延时 在 输入值之后，在第二轮及其之后
	 *  因为下一个 c3 要等到 5 秒后才能输入，所以会阻塞第二轮循环的开始 5 秒，如此反复。
	 */

	/** 修改：如果把 getMessagesChannel 里面的延时，放在输入值之前，那么 c3 总是等待 5秒 后输出 */
}

在 test16 基础修改的，复杂演示例，多 channel 的选择，延时在输入之后的情况

func test17() {
	/** 编译通过 */
	/** 在 test15 基础修改的，复杂演示例子 */
	/** 多 channel 的选择，延时在输入之后的情况 */
	c1 := getMessagesChannel("第一", 600)
	c2 := getMessagesChannel("第二", 500)
	c3 := getMessagesChannel("第三", 5000)
	
	/** 3x3 次循环，是 9 */
	/** select 总是会把最先完成输入的channel输出，而且，互不限制 */
	/** c1,c2,c3 每两个互不限制 */
	for i := 1; i <= 9; i++ {
		select {
		case msg := <-c1:
			println(msg)
		case msg := <-c2:
			println(msg)
		case msg := <-c3:
			println(msg)
		}
	}
	
	/**
	 * 这个程序的运行结果：
	 *    第二 1，第三 1，第一 1，第二 2，第一 2，第二 3，第一 3，第三 2，第三 3
	 */
	
	/** 分析：前3次输出，“第一”，“第二”，“第三”，都有，而且
	 *  是随机顺序输出，因为协程的调度，第 4，5，6 次，由于“第二”只延时 500ms，
	 *  比 600ms 和 5000ms 都要小，那么它先输出，然后是“第一”，此时“第三”还不能输出，
	 *  因为它还在等 5 秒。此时已经输出 5 次，再过 500ms，"第三"的 5 秒还没走完，所以继续输出"第一"，
	 *  再过 100ms，500+100=600，"第二"也再完成了一次，那么输出。至此，"第一"和"第二"已经
	 *  把管道的 3 个值全部输出，9-7 = 2，剩下两个是 "第三"。此时，距离首次的 5000ms 完成，
	 *  还有，500-600-600 = 3800ms，达到后，"第三" 将输出，再过 5 秒，最后一次"第三输出"
	 */
}

以上是关于[Go] 通过 17 个简短代码片段，切底弄懂 channel 基础的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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