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4.3 併發技術3:管道通訊

channel 介紹

channel 提供了一種通訊機制,通過它,一個 goroutine 可以想另一 goroutine 傳送訊息。channel 本身還需關聯了一個型別,也就是 channel 可以傳送資料的型別。例如: 傳送 int 型別訊息的 channel 寫作 chan int 。

channel 建立

channel 使用內建的 make 函式建立,下面聲明瞭一個 chan int 型別的 channel:

ch := make(chan int)

c和 map 類似,make 建立了一個底層資料結構的引用,當賦值或引數傳遞時,只是拷貝了一個 channel 引用,指向相同的 channel 物件。和其他引用型別一樣,channel 的空值為 nil 。使用 == 可以對型別相同的 channel 進行比較,只有指向相同物件或同為 nil 時,才返回 true

channel 的讀寫操作

ch := make(chan int)

// write to channel
ch <- x

// read from channel
x <- ch

// another way to read
x = <- chnnel 一定要初始化後才能進行讀寫操作,否則會永久阻塞。

channel 一定要初始化後才能進行讀寫操作,否則會永久阻塞。

關閉 channel

golang 提供了內建的 close 函式對 channel 進行關閉操作。

ch := make(chan int)
close(ch)

有關 channel 的關閉,你需要注意以下事項:

  1. 關閉一個未初始化(nil) 的 channel 會產生 panic
  2. 重複關閉同一個 channel 會產生 panic
  3. 向一個已關閉的 channel 中傳送訊息會產生 panic
  4. 從已關閉的 channel 讀取訊息不會產生 panic,且能讀出 channel中還未被讀取的訊息,若訊息均已讀出,則會讀到型別的零值。從一個已關閉的 channel 中讀取訊息永遠不會阻塞,並且會返回一個為
  5. false 的 ok-idiom,可以用它來判斷 channel 是否關閉
  6. 關閉 channel 會產生一個廣播機制,所有向 channel 讀取訊息的 goroutine 都會收到訊息
ch := make
(chan int, 10) ch <- 11 ch <- 12 close(ch) for x := range ch { fmt.Println(x) } x, ok := <- ch fmt.Println(x, ok) ----- output: 11 12 0 false

channel 的型別

channel 分為不帶快取的 channel 和帶快取的 channel。

無快取的 channel

從無快取的 channel 中讀取訊息會阻塞,直到有 goroutine 向該 channel 中傳送訊息;同理,向無快取的 channel 中傳送訊息也會阻塞,直到有 goroutine 從 channel 中讀取訊息。

通過無快取的 channel 進行通訊時,接收者收到資料 happens before 傳送者 goroutine 喚醒

有快取的 channel

有快取的 channel 的宣告方式為指定 make 函式的第二個引數,該引數為 channel 快取的容量

ch := make(chan int, 10)

有快取的 channel 類似一個阻塞佇列(採用環形陣列實現)。當快取未滿時,向 channel 中傳送訊息時不會阻塞,當快取滿時,傳送操作將被阻塞,直到有其他 goroutine 從中讀取訊息;相應的,當 channel 中訊息不為空時,讀取訊息不會出現阻塞,當 channel 為空時,讀取操作會造成阻塞,直到有 goroutine 向 channel 中寫入訊息。

ch := make(chan int, 3)

// blocked, read from empty buffered channel
<- ch
ch := make(chan int, 3)
ch <- 1
ch <- 2
ch <- 3

// blocked, send to full buffered channel
ch <- 4

通過 len 函式可以獲得 chan 中的元素個數,通過 cap 函式可以得到 channel 的快取長度。

例項

通過channel實現同步

匯入依賴

import (
    "fmt"
    "time"
)
//語法點①:建立int型別的無快取管道
//var ch = make(chan int)
var ch = make(chan int,0)

func Printer(str string) {
    for _, data := range str {
        fmt.Printf("%c", data)
        time.Sleep(time.Second)
    }
    fmt.Printf("\n")
}

func person1() {
    //列印完需要7秒鐘
    //勞資不列印完是不會往管道中塞資料的,阻塞不死你丫的
    Printer("今生註定我愛你")

    //箭頭指向管道內部,寫資料
    //在打完今生註定我愛你(耗時7秒鐘)後,才寫入資料
    //語法點②:向管道里寫資料,無論讀寫,箭頭只能朝左
    //語法點⑤:如果管道快取已滿,則阻塞等待至有人取出資料騰出空間,再寫入
    ch <- 666
}

func person2() {
    //箭頭指向管道外面,代表從管道中拿出資料,讀資料

    //語法點③:從管理取出資料,但不不接收
    //語法點⑥:管道里沒資料時,阻塞死等
    <-ch

    //語法點④:從管理取出資料,且使用data變數接收
    //data:=<-ch
    //fmt.Println("讀出資料:",data)

    //終於媽的可以列印了
    Printer("FUCKOFF")
}

func main() {

    go person1()
    go person2()

    //主協程賴著不死
    for {
        time.Sleep(time.Second)
    }
}

通過channel實現同步和資料互動

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    //建立無快取管道
    ch := make(chan string)

    //5、主協程結束
    defer fmt.Println("主協程也結束")

    //子協程負責寫資料
    go func() {
        //3、結束任務
        defer fmt.Println("子協程呼叫完畢")

        //1、緩緩列印2次序號
        for i := 0; i < 2; i++ {
            fmt.Println("子協程 i= ", i)
            time.Sleep(time.Second)
        }

        //2、向管道傳送資料
        ch <- "我是子協程,工作完畢"
    }()

    //4、阻塞接收
    str := <-ch
    fmt.Println("str = ", str)
}

無緩衝的channel

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    //建立一個無緩衝的管道
    ch := make(chan int, 1)

    //長度0,快取能力0
    fmt.Printf("len(ch) = %d, cap(ch)=%d\n", len(ch), cap(ch))

    go func() {
        //向管道中存入0,被阻塞,存入1,被阻塞,存入2
        for i := 0; i < 3; i++ {
            fmt.Println("子協程: i = ", i)
            ch <- i

            fmt.Println("5秒以內被打印出來給傑神100萬!")
        }
    }()

    //睡眠2秒
    time.Sleep(5 * time.Second)

    //讀取0,被阻塞,讀取1,被阻塞,讀取2
    for i := 0; i < 3; i++ {
        num := <-ch
        fmt.Println("num = ", num)
    }

}

有快取的channel

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    //建立3快取的管道
    ch := make(chan int, 3)
    //長度0,快取能力3(即使沒人讀,也能寫入3個值)
    fmt.Printf("len(ch) = %d, cap(ch) = %d\n", len(ch), cap(ch))

    //一次性存入3個:012,3456789
    go func() {
        for i := 0; i < 10; i++ {
            ch <- i
            fmt.Printf("子協程存入[%d]: len(ch) = %d, cap(ch) = %d\n", i, len(ch), cap(ch))
            //time.Sleep(1 * time.Second)
        }
    }()

    //time.Sleep(5 * time.Second)

    //一次性讀取3個:012,345,678,9
    for i := 0; i < 10; i++ {
        num := <-ch
        fmt.Println("num = ", num)
    }
    time.Sleep(1*time.Nanosecond)
}