golang应用专题 - channel

channel相关

channel基础

1、channel的初始化

ch := make(chan int64, 10): 创建一个可发送int64类型数据的channel，其容量为10

1. make() 创建出的channel是一个引用类型，当对channel进行复制和函数传递时，也只是拷贝了改channel的引用
2. channel可以使用 == 进行比较。当两个channel引用底层数据结构是同一个时，返回true

2、channel的关闭

close(ch): 表示channel被关闭

1. 发送。发送消息给一个已关闭的channel，会触发panic
2. 接收。channel关闭后依然可以接收channel中的消息，当channel中无消息时，返回对应数据类型的零值
3. 试图重复关闭一个channel会触发panic异常
4. 试图关闭一个nil值的channel会歘panic异常

3、channel的数据统计

len(ch): channel队列中已有元素的个数
cap(ch): channel队列的容量

无缓冲的channel

当初始化channel不指定通道容量（或指定容量为0）时，该通道为无缓冲channel；

1、无缓冲channel的特性

一个无缓冲channel的发送操作将导致发送者goroutine的阻塞，直到另一个goroutine在相同的channel上执行接收操作
同理接收者阻塞，直到另一个goroutine发送

2、无缓冲channel的用途

1. 同步操作。如事件A（goroutineA）必须在事件B（goroutineB）之前完成，则在goroutineA中完成时间A后发送无缓冲channel，goroutineB中接收到统一channel的消息再执行事件B
2. Pipeline. 可以使用多个无缓冲channel连接多个goroutine，形成一个管道(pipeline)。

3、goroutine泄露

func testGoroutineLeak() {
	ch := make(chan int64)
	go func() { ch <- 64 }()
	go func() { ch <- 52 }()
	go func() { ch <- 41 }()
	<-ch
}
1
2
3
4
5
6
7

当无缓冲channel的发送者goroutine数量和接受者goroutine数量不一致时，会导致较多一方的goroutine阻塞，且无法自动回收（goroutine不会自动被回收），造成goroutine泄露

单方向的channel

1. 双向channel可以隐式转换为单方向channel
2. 反之不可

有缓冲的channel

当初始化channel时指定通道容量，该通道为有缓冲的channel;

有缓冲的通道可以一定程度上解决上述“无缓冲通道”引发的goroutine泄露问题

channel的常用操作示例

1、使用for range读channel

场景：需要轮询channel中的数据
优点：当channel关闭时自动退出循环，无需额外判断channel是否关闭；
用法：

for x := range ch {
do_something(x)
}

2、使用_, ok判断channel是否关闭

场景：读channel，但不确定channel是否关闭
优点：可以通过ok值明确判断channel是否关闭，不受channel类型本身0值的影响
用法：

if x, ok := <- chan {
do_something(x)
}

3、使用select处理多个channel

场景：

1. 需要读取/写入多个通道时，不因一个通道的阻塞影响另一个通道的写入
2. 需要给读取/写入操作增加超时时间

4、消息广播

场景：协程退出时，通知所有子协程退出。关闭通道close(ch)后，所有子协程可以感知通道关闭并自动退出

channel底层源码实现

传送门

channel面试题

同一个协程里，对一个无缓冲的channel同时发送和接收数据有什么问题？有缓冲呢？

同一个协程是串行的，无法同时做“发送”和“接收”两个事情，只能先发后收，或者先收后发。

1. 无缓冲：会造成goroutine阻塞，协程对一个无缓冲的channel发送（或者接收）消息会阻塞；
2. 有缓冲：正常执行。
   • 但是没必要？同一个协程的通信直接函数调用或者串行代码逻辑

channel的应用场景？

1. 协程间的数据通信
   • 多个协程通过发送和读取同一个channel来实现消息传递
2. 并发控制
   • channel可以做消息分流，增加并行消费者（kafka消费者场景）
3. 消息队列
   • 本地的生产消费模型中，可用作消息队列
4. 同步操作
   • 无缓冲的channel可以用作对同步操作的控制，在前执行的事件需要执行完发送channel，在后执行的事件接收到channel的消息后再执行
5. 管道PIPELINE
   • 多个无缓冲的channel可连接多个goroutine，实现数据流管道；如：
     • goA产生数据0、1、2 给chanA
     • goB接收chanA，执行平方操作，给chanB
     • goC接收chanB, 执行两数相加操作；最终可实现0 + 1*1 + 2*2 + 3*3...这种场景
6. 消息广播
   • channel发送特定的消息，接收者接收消息执行约定好的行为
   • 可以通过close(ch)广播事件，下游接收ch消息的协程可感知channel关闭，后执行对应操作

channel和锁的对比？

channel是线程安全的，使用channel可以解决数据并发问题；但是channel解决并发问题的场景是“数据的流动性”，数据在动，channel不动（提供了串行获取流动数据的能力）

锁mutex也可以解决并发访问资源的问题；但是mutex更多解决“静态数据”的问题，即数据不动，某段时间控制只给一个协程访问