Channel 詳解

Channel 簡要說明

Channel(一般簡寫為 chan) 管道提供了一種機制，它在兩個并發執行的協程之間進行同步，并通過傳遞與該管道元素類型相符的值來進行通信。Channel 是用來在不同的 goroutine 中交換數據的，千萬不要把 Channel 拿來在同一個 goroutine 中的不同函數之間間交換數據，chan 可以理解為一個管道或者先進先出的隊列。

Channel 類型定義

最簡單形式： chan elementType，通過這個類型的值，你可以發送和接收elementType 類型的元素。Channel 是引用類型，如果將一個 chan 變量賦值給另外一個，則這兩個變量訪問的是相同的 chann。

當然，我們可以用 make 分配一個channel：var c = make(chan int)

Channel 操作符<- 和操作方式

通信操作符 <- 的箭頭指示數據流向，箭頭指向哪里，數據就流向哪里，它是一個二元操作符，可以支持任意類型，對于 channel 的操作只有４種方式：

1.創建 channel (通過make()函數實現，包括無緩存 channel 和有緩存 channel);

2.向 channel 中添加數據（channel<-data）;

3.從 channel 中讀取數據（data<-channel）;

• data<-channel， 從 channel 中接收數據并賦值給 data
• <-channel，從 channel 中接收數據并丟棄

4.關閉 channel(通過 close()函數實現）

• 讀取關閉后的無緩存通道，不管通道中是否有數據，返回值都為 0 和 false。
• 讀取關閉后的有緩存通道，將緩存數據讀取完后，再讀取返回值為 0 和 false。
• 對于一個關閉的 channel，如果繼續向 channel 發送數據，會引起 panic
• channel 不能 close 兩次，多次 close 會 panic

Channel 有無緩沖 & 同步、異步

channel 分為有緩沖 channel 和無緩沖 channel，兩種 channel 的創建方法如下:

var ch = make(chan int) //無緩沖 channel,等同于make(chan int ,0)，是一個同步的 Channel

• 無緩沖 channel 在讀和寫的過程中是都會阻塞，由于阻塞的存在，所以使用 channel 時特別注意使用方法，防止死鎖和協程泄漏的產生。
• 無緩沖 channel 的發送動作一直要到有一個接收者接收這個值才算完成，否則都是阻塞著的，也就是說，發送的數據需要被讀取后，發送才會完成
• 一般要配合 select + timeout 處理，然后再在這里添加超時時間

var ch = make(chan int,10) //有緩沖channel,緩沖大小是10，是一個異步的Channel

• 帶緩存的 channel 實際上是一個阻塞隊列。隊列滿時寫協程會阻塞，隊列空時讀協程阻塞。
• 有緩沖的時候，寫操作是寫完之后直接返回的。相對于不帶緩存 channel，帶緩存 channel 不易造成死鎖。

Channel 各種操作導致阻塞和協程泄漏的場景

寫操作，什么時候會被阻塞？

1.向 nil 通道發送數據會被阻塞

2.向無緩沖 channel 寫數據，如果讀協程沒有準備好，會阻塞

• 無緩沖 channel ，必須要有讀有寫，寫了數據之后，必須要讀出來，否則導致 channel 阻塞，從而使得協程阻塞而使得協程泄漏
• 一個無緩沖 channel，如果每次來一個請求就開一個 go 協程往里面寫數據，但是一直沒有被讀取，那么就會導致這個 chan 一直阻塞，使得寫這個 chan 的 go 協程一直無法釋放從而協程泄漏。

3.向有緩沖 channel 寫數據，如果緩沖已滿，會阻塞

有緩沖的 channel，在緩沖 buffer 之內，不讀取也不會導致阻塞，當然也就不會使得協程泄漏，但是如果寫數據超過了 buffer 還沒有讀取，那么繼續寫的時候就會阻塞了。如果往有緩沖的 channel 寫了數據但是一直沒有讀取就直接退出協程的話，一樣會導致 channel 阻塞，從而使得協程阻塞并泄漏。

讀操作，什么時候會被阻塞？

• 從 nil 通道接收數據會被阻塞
• 從無緩沖 channel 讀數據，如果寫協程沒有準備好，會阻塞
• 從有緩沖 channel 讀數據，如果緩沖為空，會阻塞

close 操作，什么時候會被阻塞？

close channel 對 channel 阻塞是沒有任何效果的，寫了數據但是不讀，直接 close，還是會阻塞的。

Channel 各種操作對應的狀態

• 正常的 channel，可讀、可寫
• nil 的 channel，表示未初始化的狀態，只進行了聲明，或者手動賦值為 nil
• 已經 closed 的 channel，表示已經 close 關閉了，千萬不要誤認為關閉 channel 后，channel 的值是 nil

Channel 長度和容量

容量(capacity)代表 Channel 容納的最多的元素的數量，代表Channel的緩存的大小。如果沒有設置容量，或者容量設置為0, 說明 Channel 沒有緩存，長度和容量的兩個函數是 cap 和 len 。

示例如下：

c := make(chan int, 100) // cap 就是 100，但是此時 len 為 0
c <- 0  // len = 1， cap = 100
c <- 0  // len = 2， cap = 100
<- c    // len = 1， cap = 100

Channel 的缺點

Channel 的缺點：

Channel 可能會導致循環阻塞或者協程泄漏，這個是最最最要重點關注的。

Channel 中傳遞指針會導致數據競態問題（data race/ race conditions）

Channel 中傳遞的都是數據的拷貝，可能會影響性能，但是就目前我們的機器性能來看，這點數據拷貝所帶來的 CPU 消耗，大多數的情況下可以忽略。

Go Channel 實現協程同步

channel 實現并發同步的說明

channel 作為 Go 并發模型的核心思想：不要通過共享內存來通信，而應該通過通信來共享內存，那么在 Go 里面，當然也可以很方便通過 channel 來實現協程的并發和同步了，并且 channel 本身還可以支持有緩沖和無緩沖的，通過 channel + timeout 實現并發協程之間的同步也是常見的一種使用姿勢。

無緩沖 chan 示例

示例如下：

package main
import "fmt"
func main() {
     var ch = make(chan string)
     for i := 0; i < 10; i++ {
             go sum(i, i+10, ch)
     }
     for i := 0; i < 10; i++ {
             fmt.Print(<-ch)
     }
}
func sum(start, end int, ch chan string) {
     var sum int = 0
     for i := start; i < end; i++ {
             sum += i
     }
     ch <- fmt.Sprintf("Sum from %d to %d is %d\n", start, end, sum)
}

有緩沖 chan 示例

	message_chan := make(chan int, 2)

	go func() {
		time.Sleep(time.Second * 3)
		println("start recv...")
		println(<-message_chan)
		println(<-message_chan)
		println(<-message_chan)
		println("finish recv...")
	}()

	println("start send 10...")
	message_chan <- 10

	println("start send 20...")
	message_chan <- 20

	println("start send 30...")
	message_chan <- 30

	println("finish send...")

	time.Sleep(time.Second * 3)
	close(message_chan)