介绍 Golang 通道(channel)

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介绍 Golang 通道(channel)

介绍 Golang 通道(channel)

本文介绍如何使用Golang通道。通道是Go应用中链接协程通信的管道，协程可以往通道中推入值或从中读取值。利用通道可以非常方便地实现高性能、高并发应用，相比与其他语言更简单，这并不是巧合，而是Go语言的设计理念————并发作为语言的一等公民，使得并发应用尽可能简单而不失灵活性。

通道的思想起始很早就有了，但Go的实现者希望通道承担更多使命————以尽可能简单的方式让开发者创建更好、更清晰的高性能并发应用。确实，Go语言最吸引我的能力是可以轻松创建并发应用，到目前为止，不得不说这是一种乐趣。

1. 从简单示例开始

我们首先从简单示例开始。创建一个函数负责计算生成一个随机数并传给通道：

package mainimport ("fmt""math/rand"
)func CalculateValue(values chan int) {// 设置随机种子,避免随机函数生成相同的值rand.Seed(time.Now().UnixNano()) value := rand.Intn(10)fmt.Println("计算随机值: {}", value)// 往通道发送值values <- value
}func main() {fmt.Println("Golang Channel 教程")// 创建int类型通道，只能传入int类型值  values := make(chan int)defer close(values)go CalculateValue(values)// 从通道接收值value := <-valuesfmt.Println(value)
}

我们分析下上面的程序。main函数中调用values := make(chan int) 新建通道变量values，后续作为参数传入CalculateValue函数。

注：使用make实例化通道，和map、slice一样，channel使用前必须先用make实例化。

创建通道之后，接着调用defer close(values) ，确保main函数完成之前调用关闭方法。这种方法通常被认为最佳实践，让代码更整洁。
接着启动协程CalculateValue(values)，新建的通道作为函数参数。函数内部计算一个值（1~10），打印结果并发送给通道。

回到main函数中，调用value := <-values从通道中接收值并打印。

注：当我们执行该程序时，程序并没有立刻结束。这是因为给通道发送值或从通道接收值都会阻塞当前协程。main函数被阻塞直到从通道中接收到值为止。

执行代码，查看运行结果：

Go Channel Tutorial
Calculated Random Value: {} 1
1

我们看到实例化并使用通道非常直接、简单，下面继续看稍微复杂的场景。

2. 无缓冲通道

虽然通道非常方便，但有时在协程中使用通道会导致问题行为，与预期不一致。默认无缓存通道，当一个协程给其发送一个值，该协程会被阻塞，直到通道中的值被接收。
让我们看一个真实示例，代码与上节示例类似，但是我们扩展CalculateValue()函数在在发送值给通道之后增加一行输出语句。

在main函数中增加一句go CalculateValue(valueChannel)，我们期望两个值发往通道。

package mainimport ("fmt""math/rand""time"
)func CalculateValue(c chan int) {// 设置随机种子,避免随机函数生成相同的值rand.Seed(time.Now().UnixNano()) value := rand.Intn(10)fmt.Println("计算随机值: {}", value)time.Sleep(1000 * time.Millisecond)c <- valuefmt.Println("仅当另一个协程执行从通道中取值之后才执行")
}func main() {fmt.Println("Golang Channel 教程")// 创建int类型通道，只能传入int类型值  valueChannel := make(chan int)defer close(valueChannel)go CalculateValue(valueChannel)go CalculateValue(valueChannel)// 从通道接收值values := <-valueChannelfmt.Println(values)
}

执行程序，我们仅看到第一个协程执行了最后一行输出语句：

Golang Channel 教程
计算随机值: {} 4
仅当另一个协程执行从通道中取值之后才执行
4

这是在第二个协程中调用 c <- value语句阻塞了，后续main函数在第二个协程执行之前提前结束。

3. 缓存通道

绕过这种阻塞行为的方法是使用缓冲通道。缓存通道本质是使用给定大小的队列实现跨协程通信。创建缓存通道需要make函数中指定容量：

bufferedChannel := make(chan int, 2)

通过指定容量创建缓存通道，当协程再执行 c <- value时只有缓存通道满了才会阻塞。

我们修改上面的程序使用缓存通道，同时在main函数中增加等待语句，确保main函数最后完成。

func CalculateValue(c chan int) {// 设置随机种子,避免随机函数生成相同的值rand.Seed(time.Now().UnixNano())value := rand.Intn(10)fmt.Println("计算随机值: {}", value)time.Sleep(1000 * time.Millisecond)c <- valuefmt.Println("仅当另一个协程执行从通道中取值之后才执行")
}func main() {fmt.Println("Golang Channel 教程")// 创建int类型通道，只能传入int类型值valueChannel := make(chan int, 2)defer close(valueChannel)go CalculateValue(valueChannel)go CalculateValue(valueChannel)// 从通道接收值values := <-valueChannelfmt.Println(values)time.Sleep(1000 * time.Millisecond)
}

现在执行程序应该能够看到第二个协程继续执行，无论通道中的值是否被接收。通过对比我们看到两种通道的差异：非缓存通道默认阻塞，而缓存通道当没有满时不阻塞。
输出结果：

Golang Channel 教程
计算随机值: {} 6
仅当另一个协程执行从通道中取值之后才执行
6
仅当另一个协程执行从通道中取值之后才执行

4. 总结

本文我们讨论了Golang的通道，了解两种通道的差异以及如何在Golang并发应用中使用。