Golang通道Channel详解

StilwellMark 发布于1年前

通道类型是Go自带的,相当于是一个先进先出的队列,同时唯一一个可以满足并发安全性的类型。声明一个通道类型变量的时候,首先需要确定通道类型的元素类型,然后还要确定通道的容量,当然默认容量是0。

初始化

使用make进行初始化,如下所示:

c := make(chan int)
c := make(chan string, 10)

如果不指定容量,默认通道的容量是0,这种通道也成为非缓冲通道。

通道的发送和接收特性

  1. 对于同一个通道,发送操作之间是互斥的,接收操作之间也是互斥的。

    简单来说就是在同一时刻,Go的运行系统只会执行对同一个通道的任意个发送操作中的某一个,直到这个元素值被完全复制进该通道之后,其他发送操作才会执行。针对接收操作也是这样。

    对于通道中的同一个值,发送操作和接收操作也是互斥的。如正在被复制进通道但还未复制完成的元素值,这时接收方也不会看到和取走。

    tips

    元素值从外界进入通道会被复制。也就是说进入通道的并不是在接收操作符右边的那个元素值,而是他的副本。

  2. 发送操作和接收操作中对元素值的处理都是不可分割的。

    不可分割意思就是发送操作要么还没复制元素,要么已经复制完毕,不会出现值只复制了一部分的情况。

  3. 发送操作在完全完成之前会被阻塞。接收操作也是如此。

    发送操作包括,“复制元素值”,“放置副本到通道内” 二个步骤。在这二个步骤完成之前,发送操作会一直阻塞,他之后的代码是不会执行的。

    接收操作包括“复制通道内元素值”,“放置副本到接收方”,“删除原值” 三个操作。这三个操作在完成之前也是会一直阻塞的。

tips: 上面讲的复制都属于浅拷贝。浅拷贝只是拷贝值以及值中直接包含的东西,深拷贝就是把所有深层次的结构一并拷贝,Golang只有浅拷贝。

发送操作和接收操作在什么时候会被阻塞呢

对于缓存通道

  • 如果通道已满,所有的发送操作就会阻塞,直到通道中有元素被取走
  • 如果通道已空,所有的接收操作就会阻塞,直到通道中有新的元素

对于非缓存通道

  • 无论发送操作还是接受操作一开始就是阻塞的,只有配对的操作出现才会开始执行。

收发操作何时会引起panic

  • 通道关闭,在进行发送操作会引发panic

  • 关闭一个已经关闭的通道也会引发panic

    更具体地说,当我们把接收表达式的结果同时赋给两个变量时,第二个变量的类型就是一定bool类型。它的值如果为false就说明通道已经关闭,并且再没有元素值可取了。

    注意,如果通道关闭时,里面还有元素值未被取出,那么接收表达式的第一个结果,仍会是通道中的某一个元素值,而第二个结果值一定会是true。因此,通过接收表达式的第二个结果值,来判断通道是否关闭是可能有延时的。

    package main
    import "fmt"
    func main() {
        ch1 := make(chan int, 2)
        // 发送方。
        go func() {
            for i := 0; i < 10; i++ {
                fmt.Printf("Sender: sending element %v...\n", i)
                ch1 <- i
            }
            fmt.Println("Sender: close the channel...")
            close(ch1)
        }()
    
        // 接收方。
        for {
            elem, ok := <-ch1
            if !ok {
                fmt.Println("Receiver: closed channel")
                break
            }
            fmt.Printf("Receiver: received an element: %v\n", elem)
        }
    
        fmt.Println("End.")
    }

Channel引起的死锁的常见场景

死锁是指两个或两个以上的协程的执行过程中,由于竞争资源或由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象,若无外力作用,他们将无法推进下去,解决死锁的方法是加锁。。结合上面讲的channel相关知识,大家可以思考一下面情况为何为引起死锁。

场景1:一个通道在一个go协程读写

func main() {
    c:=make(chan int)
    c<-666
    <-c
}

场景二:go程开启之前使用通道

func main() {
    c:=make(chan int)
    c<-666
    go func() {
        <-c
    }()
}

场景三:通道1中调用了通道2,通道2中调用通道1

func main() {
    c1, c2 := make(chan int), make(chan int)
    go func() {
        for {
            select {
            case <-c1:
                c2 <- 10
            }
        }
    }()
    for {
        select {
        case <-c2:
            c1 <- 10
        }
    }
}

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