[golang note] 协程通信
channel基本语法
• channel介绍
√ golang社区口号：不要通过共享内存来通信，而应该通过通信来共享内存。
√ golang提供一种基于消息机制而非共享内存的通信模型。消息机制认为每个并发单元都是自包含的独立个体，并且拥有自己的变量，但在不同并发单元间这些变量不共享。每个并发单元的输入和输出只有一种，那就是消息。
√ channel是golang在语言级提供的goroutine间的通信方式，可以使用channel在两个或多个goroutine之间传递消息。
√ channel是进程内的通信方式，如果需要跨进程通信，建议使用分布式的方法来解决，比如使用Socket或HTTP等通信协议。
√ channel是类型相关的，即一个channel只能传递一种类型的值，需要在声明channel时指定。可以认为channel是一种类型安全的管道。
• channel声明语法
▶ 语法如下
var chanName chan ElementType
▶ 示例如下
var ch chan int // int类型channel var m map[string]chan bool // bool类型channel的map
• channel定义语法
▶ 语法如下
√ 定义一个channel直接使用内置的函数make()即可。
// 声明一个channel var chanName chan ElementType // 定义一个无缓冲的channel chanName := make(chan ElementType)
// 定义一个带缓冲的channel
chanName := make(chan ElementType, n)
• channel关闭语法
√ 关闭一个channel直接使用内置的函数close()即可。
√ 应该在生产者处关闭channel，而不是消费者处关闭channel，否则容易引起panic。
// 声明一个channel var chanName chan ElementType // 定义一个无缓冲的channel chanName := make(chan ElementType) // 定义一个带缓冲的channel chanName := make(chan ElementType, n)
// 关闭一个channel
close(chanName)
• channel读写语法
√ 向无缓冲的channel写入数据会导致该goroutine阻塞，直到其他goroutine从这个channel中读取数据。
√ 向带缓冲的且缓冲已满的channel写入数据会导致该goroutine阻塞，直到其他goroutine从这个channel中读取数据。
√ 向带缓冲的且缓冲未满的channel写入数据不会导致该goroutine阻塞。
√ 从无缓冲的channel读出数据，如果channel中无数据，会导致该goroutine阻塞，直到其他goroutine向这个channel中写入数据。
√ 从带缓冲的channel读出数据，如果channel中无数据，会导致该goroutine阻塞，直到其他goroutine向这个channel中写入数据。
√ 从带缓冲的channel读出数据，如果channel中有数据，该goroutine不会阻塞。
√ 总结：无缓冲的channel读写通常都会发生阻塞，带缓冲的channel在channel满时写数据阻塞，在channel空时读数据阻塞。
// 声明一个channel var chanName chan ElementType // 定义一个无缓冲的channel chanName := make(chan ElementType)
// 定义一个带缓冲的channel
chanName := make(chan ElementType, n) // 写channel chanName <- value // 读channel value := <-chanName
▶ range操作
√ golang中的range常常和channel一起使用，用来从channel中读取所有值。
√ range操作能够不断读取channel里面的数据，直到该channel被显式的关闭。
▪ 语法如下
for value := range chanName { // ... }
▪ 示例如下
package main import "fmt" func generateString(strings chan string) { strings <- "Monday" strings <- "Tuesday" strings <- "Wednesday" strings <- "Thursday" strings <- "Friday" strings <- "Saturday" strings <- "Sunday" close(strings) } func main() { strings := make(chan string) // 无缓冲channel go generateString(strings) for s := range strings { fmt.Println(s) } }
▶ select操作
√ golang中的select关键字用于处理异步IO，可以与channel配合使用。
√ golang中的select的用法与switch语言非常类似，不同的是select每个case语句里必须是一个IO操作。
√ select会一直等待等到某个case语句完成才结束。
▪ 语法如下
select { case <-chan1: // 如果chan1成功读到数据，则进行该case处理语句 case chan2 <- 1: // 如果成功向chan2写入数据，则进行该case处理语句 default: // 如果上面都没有成功，则进入default处理流程 }
▪ 示例如下
package main import "fmt" import "time" func main() { timeout := make(chan bool) go func() { time.Sleep(3 * time.Second) // sleep 3 seconds timeout <- true }() // 实现了对ch读取操作的超时设置。 ch := make(chan int) select { case <-ch: case <-timeout: fmt.Println("timeout!") } }
▶ 判断channel关闭
√ 在读取的时候使用多重返回值来判断一个channel是否已经被关闭。
▪ 语法如下
value, ok := <-chanName if ok { // channel未关闭 } else { // channel已关闭 }
▪ 示例如下
package main import "fmt" func generateString(strings chan string) { strings <- "Monday" strings <- "Tuesday" strings <- "Wednesday" strings <- "Thursday" strings <- "Friday" strings <- "Saturday" strings <- "Sunday" close(strings) } func main() { strings := make(chan string) // 无缓冲channel go generateString(strings) for { if s, ok := <-strings; ok { fmt.Println(s) } else { fmt.Println("channel colsed.") break } } }
• 单向channel语法
▶ 使用意义
√ golang中假如一个channel只允许读，那么channel肯定只会是空的，因为没机会往里面写数据。
√ golang中假如一个channel只允许写，那么channel最后只会是满的，因为没机会从里面读数据。
√ 单向channel概念，其实只是对channel的一种使用限制，即在将一个channel变量传递到一个函数时，可以通过将其指定为单向channel变量，从而限制该函数中可以对此channel的操作，达到权限控制作用。
▶ 声明语法
var ch1 chan elementType // ch1是一个正常的channel var ch2 chan<- elementType // ch2是单向channel，只用于写数据 var ch3 <-chan elementType // ch3是单向channel，只用于读数据
▶ 类型转换
ch1 := make(chan elementType) ch2 := <-chan elementType(ch1) // ch2是一个单向的读取channel ch3 := chan<- elementType(ch1) // ch3是一个单向的写入channel
▶ 示例如下
package main import "fmt" func Parse(ch <-chan int) { for value := range ch { fmt.Println("Parsing value", value) } } func main() { var ch chan int ch = make(chan int) go func() { ch <- 1 ch <- 2 ch <- 3 close(ch) }() Parse(ch) }
channel实际运用
• 主函数等待所有goroutine完成后返回
▶ 使用意义
我们已经知道golang程序从main()函数开始执行，当main()函数返回时，程序结束且不等待其他goroutine结束。如果main函数使用time.Sleep方式阻塞等待所有goroutine返回，那么这个休眠时间势必无法控制精确。通过使用channel可以很好解决这个问题。
▶ 使用示例
package main import "fmt" func MyRoutineFunc(ch chan int) { // 函数处理 ch <- 1 fmt.Println("MyRoutineFunc process finished.") } func main() { chs := make([]chan int, 10) for i := 0; i < 10; i { chs[i] = make(chan int) go MyRoutineFunc(chs[i]) } for _, ch := range chs { <-ch } fmt.Println("All goroutine finished.") }
• 实现IO超时机制
▶ 使用意义
golang没有提供直接的超时处理机制，但我们可以利用select和channel结合来实现超时机制。
▶ 使用示例
package main import "fmt" import "time" func main() { // 实现并执行一个匿名的超时等待函数 timeout := make(chan bool, 1) go func() { time.Sleep(3 * time.Second) // 等待3秒钟 timeout <- true }() // 然后结合使用select实现超时机制 ch := make(chan int) select { case <-ch: // 从ch中读取到数据 case <-timeout: // 一直没有从ch中读取到数据，但从timeout中读取到了数据 fmt.Println("timeout!") } }
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