Golang | 简介channel常见用法,完成goroutin通信

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今天是golang专题的第14篇文章,大家可以点击上方的专辑回顾之前的内容。


今天我们来看看golang当中另一个很重要的概念——信道。我们之前介绍goroutine的时候曾经提过一个问题,当我们启动了多个goroutine之后,我们怎么样让goroutine之间保持通信呢?


要回答这个问题就需要用到信道。


channel


信道的英文是channel,在golang当中的关键字是chan。它的用途是用来在goroutine之间传输数据,这里你可能要问了,为什么一定得是goroutine之间传输数据呢,函数之间传递不行吗?


因为正常的传输数据直接以参数的形式传递就可以了,只有在并发场景当中,多个线程彼此隔离的情况下,才需要一个特殊的结构传输数据。


Chan看起来比较怪,在其他语言当中基本没有出现过,但是它的原理和使用都非常简单。


我们先来看它的使用,首先是定义一个chan,还是老规矩,通过make关键字创建。我们之前也提过,golang当中的一个设计原则就是能省则省,能简单则简单。从这个make关键字就看得出来,它可以创建的东西太多了,既可以创建一个切片,也可以创建map,还可以创建信道。


所以当我们要创建一个chan的时候,可以通过make实现。


Ch := make(chan int)


我们在chan后面跟上一个类型,表示这个信道传输的数据类型。如果你想要传输任何类型呢,那可以用我们之前说过的interface{}。


Chan创建了之后,我们想要从其中获取数据或者是把数据放入其中也非常简单,简单到都没有api,直接用形象的传输语句就可以了。


比如我们现在有一个chan是ch,我们想要放入数据,我们可以这样ch <- a。我们想要从ch当中获取数据,我们可以v := <- ch。


我们用箭头表示数据的流动,是不是很形象很直观呢?


阻塞


但是还没完,chan有一个很关键的点在于,chan的使用是阻塞的。也就是说下游从chan当中拿走一个数据我们才可以传入一个数据。否则的话,传输数据的代码就会一直等待chan清空。


同样,如果我们定义了一个从chan当中读取数据的语句,假如当前的chan是空的话,那么它也会一直阻塞等待,直到chan当中有数据了为止。


所以我们就知道了,chan的使用场景当中需要一个生产方,也需要一个消费方。我们来看一个golang官方的一个例子:


package main

import "fmt"

func sum(s []int, c chan int) {
 sum := 0
 for _, v := range s {
  sum += v
 }
 c <- sum // 将和送入 c
}

func main() {
 s := []int{728-940}

 c := make(chan int)
 go sum(s[:len(s)/2], c)
 go sum(s[len(s)/2:], c)
 x, y := <-c, <-c // 从 c 中接收

 fmt.Println(x, y, x+y)
}


我们启动了两个goroutine去对数组进行求和并进行返回,goroutine生产的数据是没办法直接return的,所以只能通过chan的形式传输出来。chan传输出来需要下游消费,所以上面两个goroutine的数据会传输到x, y: <-c, <-c 这一句语句当中。


前面说过了,chan的传输是阻塞的,所以这一句语句会一直等待,直到上面两个goroutine都计算完成了为止。


如果你看的有些发蒙,觉得好似有些理解了又好似没有的话,那么很简单的一个办法是在理解的时候把这个使用场景做一个变幻。把chan的使用场景想象成我们之前介绍过的生产者消费者设计模式,chan在其中扮演的角色其实就是队列。


生产者往队列当中传输数据,消费者进行消费,唯一不同的是这个队列的容量是1,必须要生产和消费端都准备就绪了才会进行数据传输。


chan的缓冲


前文说了,chan的容量只有1,只有消费端和生产端都就绪的时候才可以传输数据。我们也可以给chan加上缓冲,如果消费端来不及把所有的数据都消费完,允许生产端先把数据暂时存在chan当中,先不发生阻塞,只有在chan满了之后才会阻塞。


用法也很简单,我们在通过make创建chan的时候多加上一个参数表示容量即可,和我们之前创建切片的道理很类似。


Ch := make(chan int100)


比如这样,我们就创建了一个缓冲区为100的信道。


但多说一句,其实这种情况不太常用,原因也很简单。因为上下游的消费情况是统一的,如果生产者生产的速度过快,而消费端跟不上的话,即使把它先暂存在缓冲区当中也没什么用,早晚还是会要阻塞的。


close


当我们对信道使用结束之后,可以通过close语句将它关闭。


Close这个操作只能在生产端进行,消费端如果close信道会引发一个panic。我们在从chan接收数据的时候,可以加上一个参数判断信道是否关闭。


v, ok := <- ch
if !ok {
 return
}


在Python等语言当中,生产者和消费者模式如果想要结束,往往需要额外的信号,而golang当中将这些都封装在了chan当中,不得不说是非常巧妙的设计。我们只需要使用基本的close操作就可以控制chan的关闭了,实在是非常方便。


今天的文章到这里就结束了,如果喜欢本文的话,请来一波素质三连,给我一点支持吧(关注、在看、点赞)。


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