寫在前面

這篇文章的誕生要感謝MIT 6.284課程。在其中一節課中，談到了多線程的協同的一些問題，其中就涉及到了channel這個概念，并由一段代碼引發思考并逐漸深入得到了這篇文章。

引子

課程中有一段代碼如下：

其大致含義是：代碼背景是在進行多線程網絡爬蟲頁面url，master線程啟動后，從channel通道中讀取當前頁面的所有url即urls，接著再對這個urls中的每一個url進行爬蟲讀取新頁面中的urls（即執行go worker(u, ch ,fetcher)），每啟動一個worker線程便開始向channel中寫入該url指向頁面中所有包含的urls，以供master線程讀取。

問題拋出

那么問題來了，為什么第一層for循環不會range完ch之后便直接結束循環，還需要利用局部變量n來根據特定情況跳出循環？

問題解釋

課程上的解釋是，這個range會一直阻塞，但并未提出解釋。其實，這里很容易分析，因為當前的channel是一個無緩沖通道。所謂無緩沖通道，簡單的講就是兩個線程對channel進行操作，一個讀，一個寫，永遠都只能是寫一個，讀一個按照這樣的順序進行。更詳細一些的話，讀的那個線程會一直阻塞，直到寫的線程向channel中寫入一個數據。反之亦然，寫的線程在完成一次寫操作之后，也會一直阻塞直到另外一個線程完成對該channel的讀取操作。上述情況只有一種例外狀況，那就是該channel通道被某個線程close掉了：close(channel)。

而這里的range其實不太等同于對數組的range，這里的range實質上為對channel通道的讀取。所以，在并未有認為close通道的前提下，該for循環會一直阻塞，不會退出，于是需要設定一個局部狀態量n讓其退出循環，保證程序的正常運行。當然我們也可以通過close其channel來實現，不過我認為close的時機可能不是非常容易把握。

繼續深入

完成上述思考之后，對channel進行了較為的深入的分析，當然分析是以具體的實驗展開的。給出下述實驗代碼：

func main() {
    test()
}

func test()  {
	ch := make(chan int,4)

	go func() {
		ch <- 1
		ch <- 2
		ch <- 3
		ch <- 4
	}()

	//go func() {
	for a := range ch {
		fmt.Print(a)
	}
	//}()

	fmt.Print("test is over")
}

執行結果直接報錯，顯示：fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
即：出現死鎖。
為什么會出現這種情況？
首先我們來分析一下這段代碼的目的：利用channel通道，實現數據的傳遞，一個線程向channel通道中寫入數據，另外一個讀取。為什么會出現死鎖呢？

首先我們分析一下當前程序有多少個線程在執行，main函數是主線程，調用test函數之后，主線程進入了test函數中繼續運行。而在test函數中，采用閉包函數或者說匿名函數的方法新開了一個線程，即goroutine去向已經生成的無緩沖通道中發送數據。發送的過程并非是主線程的任務，所以主線程在執行完go func之后馬上跳過繼續執行下面的for循環，也就是要將channel中的數據讀取出來。

for a := range ch {
		fmt.Print(a)
	}

這時，問題來了?，F在兩個線程，主線程讀，另外一個寫。在另外一個線程完成最后一個寫之后，主線程開始阻塞等待新的寫操作，而主線程一旦阻塞整個test函數也無法結束，所以導致了死鎖的產生，主線程一直被阻塞。

明白了上述原因之后，解決方法便很簡單了，將從channel中讀數據的任務交給另外一個線程，而非主線程，主線程直接調用完test函數之后馬上結束，其他兩個線程的死活都不會影響到程序本身的運行，即主線程的運行。如下：

func main() {
    test()
}

func test()  {
	ch := make(chan int,4)

	go func() {
		ch <- 1
		ch <- 2
		ch <- 3
		ch <- 4
	}()

	go func() {
	for a := range ch {
		fmt.Print(a)
	}
	}()

	fmt.Print("test is over")
}

當然這種方法是偷懶的，這樣的操作有可能導致內存溢出等情況發生，所以最好還是讓發送數據的線程在發送完之后將channel關閉，如下所示：

func main() {
    test()
    time.Sleep(time.Second)
}

func test()  {
	ch := make(chan int,4)

	go func() {
		ch <- 1
		ch <- 2
		ch <- 3
		ch <- 4
		close(ch)
	}()

	go func() {
	for a := range ch {
		fmt.Print(a)
	}
	}()

	fmt.Print("test is over")
}

輸出為：

test is over1234

注意，這里為了保證能夠輸出1234，需要將主線程休眠1s，確保主線程在退出之前，負責讀取的線程能夠完成讀取工作。

寫在后面

Go語言對多線程天然的集成性，讓其在處理并發的一些事務時十分方便，但是還是需要注意一些死鎖的生成。