Go 了解 channel 管道
1.channel概念
协程是并发编程的基础，而管道（channel）则是并发中协程之间沟通的桥梁，很多时候我们启动一个协程去执行完一个操作，执行操作之后我们需要返回结果，或者多个协程之间需要相互协作
a. 类似unix中管道（pipe）
b. 先进先出
c. 线程安全，多个goroutine同时访问，不需要加锁
d. channel是有类型的，一个整数的channel只能存放整数
2.channel语法
2.1 var 变量名 chan 类型
package main
var ch0 chan int
var ch1 chan string
var ch2 chan map[string]string
type stu struct{}
var ch3 chan stu
var ch4 chan *stu
func main(){}
2.2 channel方向<-
ch <- v // 发送值v到Channel ch中
v := <-ch // 从Channel ch中接收数据，并将数据赋值给v
Channel类型的定义格式如下：
ChannelType = ( "chan" | "chan" "<-" | "<-" "chan" ) ElementType .
它包括三种类型的定义。可选的<-代表channel的方向。如果没有指定方向，那么Channel就是双向的，既可以接收数据，也可以发送数据。
chan T // 可以接收和发送类型为 T 的数据
chan<- float64 // 只可以用来发送 float64 类型的数据
<-chan int // 只可以用来接收 int 类型的数据
<-总是优先和最左边的类型结合。(The <- operator associates with the leftmost chan possible)
chan<- chan int // 等价 chan<- (chan int)
chan<- <-chan int // 等价 chan<- (<-chan int)
<-chan <-chan int // 等价 <-chan (<-chan int)
chan (<-chan int)
2.3 send发送（先进）
send语句用来往Channel中发送数据， 如ch <- 3。
它的定义如下:
SendStmt = Channel "<-" Expression .
Channel = Expression .
在通讯(communication)开始前channel和expression必选先求值出来(evaluated)，比如下面的(3+4)先计算出7然后再发送给channel。
c := make(chan int)
defer close(c)
go func() { c <- 3 + 4 }()
i := <-c
fmt.Println(i)
send被执行前(proceed)通讯(communication)一直被阻塞着。如前所言，无缓存的channel只有在receiver准备好后send才被执行。如果有缓存，并且缓存未满，则send会被执行 往一个已经被close的channel中继续发送数据会导致run-time panic。 往nil channel中发送数据会一致被阻塞着。
2.4 receive 接受（先出）
<-ch用来从channel ch中接收数据，这个表达式会一直被block,直到有数据可以接收。
从一个nil channel中接收数据会一直被block。
从一个被close的channel中接收数据不会被阻塞，而是立即返回，接收完已发送的数据后会返回元素类型的零值(zero value)。
如前所述，你可以使用一个额外的返回参数来检查channel是否关闭。
x, ok := <-ch
x, ok = <-ch
var x, ok = <-ch
如果OK 是false，表明接收的x是产生的零值，这个channel被关闭了或者为空。
3. make进行初始化
package main
import ("fmt")
var ch0 chan int =make(chan int)
var ch1 chan int =make(chan int,10)
func main(){
var ch2 chan string
ch2 =make(chan string)
var ch3 chan string
ch3 =make(chan string,1)
ch4 :=make(chan float32)
ch5 :=make(chan float64,2)
fmt.Printf("无缓冲 全局变量 chan ch0 : %v\n", ch0)
fmt.Printf("有缓冲 全局变量 chan ch1 : %v\n", ch1)
fmt.Printf("无缓冲 局部变量 chan ch2 : %v\n", ch2)
fmt.Printf("有缓冲 局部变量 chan ch3 : %v\n", ch3)
fmt.Printf("无缓冲 局部变量 chan ch4 : %v\n", ch4)
fmt.Printf("有缓冲 局部变量 chan ch5 : %v\n", ch5)}
输出结果：
无缓冲 全局变量 chan ch0 :0xc420070060
有缓冲 全局变量 chan ch1 :0xc42001c0b0
无缓冲 局部变量 chan ch2 :0xc4200700c0
有缓冲 局部变量 chan ch3 :0xc420054060
无缓冲 局部变量 chan ch4 :0xc420070120
有缓冲 局部变量 chan ch5 :0xc420050070
通过缓存的使用，可以尽量避免阻塞，提供应用的性能。
容量(capacity)代表Channel容纳的最多的元素的数量，代表Channel的缓存的大小。
如果没有设置容量，或者容量设置为0, 说明Channel没有缓存，只有sender和receiver都准备好了后它们的通讯(communication)才会发生(Blocking)。如果设置了缓存，就有可能不发生阻塞， 只有buffer满了后 send才会阻塞， 而只有缓存空了后receive才会阻塞。一个nil channel不会通信。
可以通过内建的close方法可以关闭Channel。
你可以在多个goroutine从/往 一个channel 中 receive/send 数据, 不必考虑额外的同步措施。
Channel可以作为一个先入先出(FIFO)的队列，接收的数据和发送的数据的顺序是一致的。
无缓存的与有缓存channel有着重大差别，那就是一个是同步的 一个是非同步的。
比如
c1:=make(chan int) 无缓存
c2:=make(chan int,1) 有缓存
c1<-1
无缓存： 不仅仅是向 c1 通道放 1，而是一直要等有别的携程 <-c1 接手了这个参数，那么c1<-1才会继续下去，要不然就一直阻塞着。
`有缓存： c2<-1 则不会阻塞，因为缓存大小是1(其实是缓冲大小为0)，只有当放第二个值的时候，第一个还没被人拿走，这时候才会阻塞。
缓存区是内部属性，并非类型构成要素。
4. 不同类型channel写入、读取
package main
import ("fmt")
type Stu struct {
name string
}
func main(){
var intChan chan int //int类型
intChan =make(chan int,10)
intChan <-10
a :=<-intChan
fmt.Printf("int 类型 chan : %v\n", a)
var mapChan chan map[string]string //map类型
mapChan =make(chan map[string]string,10)
m :=make(map[string]string,16)
m["stu01"]="001"
m["stu02"]="002"
m["stu03"]="003"
mapChan <- m
b :=<-mapChan
fmt.Printf("map 类型 chan : %v\n", b)
var stuChan chan Stu //结构体
stuChan =make(chan Stu,10)
stu := Stu{
name:"Murphy",}
stuChan <- stu
tempStu :=<-stuChan
fmt.Printf("struct 类型 chan : %v\n", tempStu)
var stuChanId chan *Stu //结构体内存地址值
stuChanId =make(chan *Stu,10)
stuId :=&Stu{
name:"Murphy",}
stuChanId <- stuId
tempStuId :=<-stuChanId
fmt.Printf("*struct 类型 chan : %v\n", tempStuId)
fmt.Printf("*struct 类型 chan 取值 : %v\n",*(tempStuId))
var StuInterChain chan interface{} //接口
StuInterChain =make(chan interface{},10)
stuInit := Stu{
name:"Murphy",}//存
StuInterChain <-&stuInit
//取
mFetchStu :=<-StuInterChain
fmt.Printf("interface 类型 chan : %v\n", mFetchStu)//转
var mStuConvert *Stu
mStuConvert, ok := mFetchStu.(*Stu)if!ok {
fmt.Println("cannot convert")return}
fmt.Printf("interface chan转 *struct chan : %v\n", mStuConvert)
fmt.Printf("interface chan转 *struct chan 取值 : %v\n",*(mStuConvert))}
输出结果：
int 类型 chan :10
map 类型 chan : map[stu02:002 stu03:003 stu01:001]
struct 类型 chan :{Murphy}*struct 类型 chan :&{Murphy}*struct 类型 chan 取值 :{Murphy}
interface 类型 chan :&{Murphy}
interface chan转 *struct chan :&{Murphy}
interface chan转 *struct chan 取值 :{Murphy}
5. 判断channel
它可以用来检查Channel是否已经被关闭了。
v, ok := <-ch
6. channel 写入、读取
cat ch1.go
package main
import ("fmt")
func main(){
ch :=make(chan int,11)//写入chan
ch <-99
for i :=0; i <10; i++{
ch <- i
}
fmt.Printf("writed chan ch : %v\n", ch)//读取chan
first_chan, ok :=<-ch
if ok {
fmt.Printf("first chan is %v\n", first_chan)}
ch <-10
for value := range ch {
fmt.Println(value)
if value ==10{
close(ch)//break
}
}
fmt.Println("after range or close ch!")
}
[root@localhost chan]# go run ch1.go
writed chan ch : 0xc000078000
first chan is 99
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
after range or close ch!
7. close()处理chan
使用内置函数close进行关闭，chan关闭之后，for range遍历chan中已经存在的元素后结束 使用内置函数close进行关闭，chan关闭之后，没有使用for range的写法，需要使用，v, ok := <- ch进行判断chan是否关闭
$ cat ch2.go
package main
import "fmt"
func main(){
var ch chan int
ch =make(chan int,5)
for i :=0; i <5; i++{
ch <- i
}
close(ch)
for{
var b int
b, ok :=<-ch
if ok ==false{
fmt.Println("chan is close")
break
}
fmt.Println(b)}
}
[root@localhost chan]# go run ch2.go
0
1
2
3
4
chan is close
如果将close(ch)注释掉，意思是不关闭管道，那么会出现dead lock死锁
因为存入管道5个数字，然后无限取数据，会出现死锁。
$ cat ch3.go
package main
import "fmt"
func main(){
var ch chan int
ch =make(chan int,5)
for i :=0; i <5; i++{
ch <- i
}
//close(ch)
for{
var b int
b, ok :=<-ch
if ok ==false{
fmt.Println("chan is close")
break
}
fmt.Println(b)
}
}
[root@localhost chan]# go run ch3.go
0
1
2
3
4
fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
goroutine 1 [chan receive]:
main.main()
/root/go/chan/ch3.go:12 +0xfc
exit status 2
向 closed channel 发送数据引发 panic 错误，接收立即返回零值。而 nil channel， 无论收发都会被阻塞。
package main
func main(){
ch :=make(chan int,1)
close(ch)
ch <-2}
输出结果：
panic: send on closed channel
goroutine 1[running]:
main.main()/Users/***/Desktop/go/src/main.go:6+0x63
exit status 2
8. range 遍历 chan
$ cat ch4.go
package main
import "fmt"
func main(){
var ch chan int
ch =make(chan int,10)
for i :=0; i <10; i++{
ch <- i
}
close(ch)
for v := range ch {
fmt.Println(v)
}
}
[root@localhost chan]# go run ch4.go
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
同样如果将close(ch)注释掉，意思是不关闭管道，那么会出现dead lock死锁
除用 range 外，还可用 ok-idiom 模式判断 channel 是否关闭。
$ cat ch5.go
package main
import "fmt"
func main(){
var ch chan int
ch =make(chan int,10)
for i :=0; i <10; i++{
ch <- i
}
close(ch)
for {
if d, ok :=<-ch; ok {
fmt.Println(d)
} else{
break
}
}
}
[root@localhost chan]# go run ch5.go
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
9. 内置函数len()、cap()处理chan
len 返回未被读取的缓冲元素数量，cap 返回缓冲区大小。
$ cat ch6.go
package main
import "fmt"
func main(){
ch1 :=make(chan int)
ch2 :=make(chan int,3)
ch2 <-1
fmt.Println(len(ch1),cap(ch1))
fmt.Println(len(ch2),cap(ch2))}
[root@localhost chan]# go run ch6.go
0 0
1 3
10. select处理chan
select 语句类似于 switch 语句，但是select会随机执行一个可运行的case。如果没有case可运行，它将阻塞，直到有case可运行。
select语句选择一组可能的send操作和receive操作去处理。它类似switch,但是只是用来处理通讯(communication)操作。
它的case可以是send语句，也可以是receive语句，亦或者default。
receive语句可以将值赋值给一个或者两个变量。它必须是一个receive操作。
最多允许有一个default case,它可以放在case列表的任何位置，尽管我们大部分会将它放在最后。
$ cat ch7-1.go
package main
import ("fmt")
func main(){
ch1 :=make(chan int,1)
ch1 <-1
ch2 :=make(chan int,1)
ch2 <-2
select { //随机读数
case k1 :=<-ch1:
fmt.Println(k1)
case k2 :=<-ch2:
fmt.Println(k2)
default:
fmt.Println("chan")}}
[root@localhost chan]# go run ch7.go
2
[root@localhost chan]# go run ch7.go
1
$ cat ch7-2.go
package main
import "fmt"
func fibonacci(c, quit chan int) {
x, y := 0, 1
for {
select {
case c <- x:
x, y = y, x+y
case <-quit:
fmt.Println("quit")
return
}
}
}
func main() {
c := make(chan int)
quit := make(chan int)
go func() {
for i := 0; i < 10; i++ {
fmt.Println(<-c)
}
quit <- 0
}()
fibonacci(c, quit)
}
[root@localhost chan]# go run ch10.go
0
1
1
2
3
5
8
13
21
34
quit
11. timeout处理chan
select有很重要的一个应用就是超时处理。 因为上面我们提到，如果没有case需要处理，select语句就会一直阻塞着。这时候我们可能就需要一个超时操作，用来处理超时的情况。 下面这个例子我们会在2秒后往channel c1中发送一个数据，但是select设置为1秒超时,因此我们会打印出timeout 1,而不是result 1。
$ cat ch11.go
package main
import "time"
import "fmt"
func main() {
c1 := make(chan string, 1)
go func() {
time.Sleep(time.Second * 2)
c1 <- "result 1"
}()
select {
case res := <-c1:
fmt.Println(res)
case <-time.After(time.Second * 1):
fmt.Println("timeout 1")
}
}
[root@localhost chan]# go run ch11.go
timeout 1
[root@localhost chan]# go run ch11.go
timeout 1
其实它利用的是time.After方法，它返回一个类型为<-chan Time的单向的channel，在指定的时间发送一个当前时间给返回的channel中。
12. chan的只读和只写
12.1 只读chan的声明
var 变量名 <-chan 类型
package main
var ch0 <-chan int
var ch1 <-chan string
var ch2 <-chan map[string]string
type stu struct{}
var ch3 <-chan stu
var ch4 <-chan *stu
func main(){}
12.2 只写chan的声明
var 变量名 chan<- 类型
package main
var ch0 chan<- int
var ch1 chan<- string
var ch2 chan<- map[string]string
type stu struct{}
var ch3 chan<- stu
var ch4 chan<-*stu
func main(){}
13. channel单向
可以将 channel 隐式转换为单向队列，只收或只发。
package main
import ("fmt")
func main(){
c :=make(chan int,3)
var send chan<- int = c // send-only
var recv <-chan int = c // receive-only
send <-1// <-send // Error: receive from send-only type chan<- int
val, ok :=<-recv
if ok {
fmt.Println(val)}// recv <- 2 // Error: send to receive-only type <-chan int}
输出结果：
1
不能将单向 channel 转换为普通 channel。
package main
func main(){
c :=make(chan int,3)
var send chan<- int = c // send-only
var recv <-chan int = c // receive-only
ch1 :=(chan int)(send)// Error: cannot convert type chan<- int to type chan int
ch2 :=(chan int)(recv)// Error: cannot convert type <-chan int to type chan int}
输出结果：
./main.go:8:19: cannot convert send (type chan<- int) to type chan int
./main.go:9:19: cannot convert recv (type <-chan int) to type chan int
14. channel传参
channel 是第一类对象，可传参 (内部实现为指针) 或者作为结构成员。
$ cat ch8.go
package main
import "fmt"
type Request struct {
data []int
ret chan int
}
func NewRequest(data ...int)*Request {
return&Request{data,make(chan int,1)}
}
func Process(req *Request){
x :=0
for _, i := range req.data {
x += i
}
req.ret <- x
}
func main(){
req :=NewRequest(10,20,30)
Process(req)
fmt.Println(<-req.ret)}
[root@localhost chan]# go run ch8.go
60
参考：