Golang併發：一招掌握無阻塞通道讀寫

介紹Golang併發的模型寫了幾篇了，但一直沒有以channel爲主題進行介紹，今天就給你們聊一聊channel，channel的基本使用很是簡單，想必你們都已瞭解，因此直接來個進階點的：介紹channel的阻塞狀況，以及給你一個必殺技，立馬解決阻塞問題，實用性高。

阻塞場景

不管是有緩存通道、無緩衝通道都存在阻塞的狀況。阻塞場景共4個，有緩存和無緩衝各2個。

無緩衝通道的特色是，發送的數據須要被讀取後，發送纔會完成，它阻塞場景：

1. 通道中無數據，但執行讀通道。
2. 通道中無數據，向通道寫數據，但無協程讀取。

// 場景1
func ReadNoDataFromNoBufCh() {
    noBufCh := make(chan int)

    <-noBufCh
    fmt.Println("read from no buffer channel success")

    // Output:
    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
}

// 場景2
func WriteNoBufCh() {
    ch := make(chan int)

    ch <- 1
    fmt.Println("write success no block")
    
    // Output:
    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
}

注：示例代碼中的Output註釋表明函數的執行結果，每個函數都因爲阻塞在通道操做而沒法繼續向下執行，最後報了死鎖錯誤。

有緩存通道的特色是，有緩存時能夠向通道中寫入數據後直接返回，緩存中有數據時能夠從通道中讀到數據直接返回，這時有緩存通道是不會阻塞的，它阻塞場景是：

1. 通道的緩存無數據，但執行讀通道。
2. 通道的緩存已經佔滿，向通道寫數據，但無協程讀。

// 場景1
func ReadNoDataFromBufCh() {
    bufCh := make(chan int, 1)

    <-bufCh
    fmt.Println("read from no buffer channel success")

    // Output:
    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
}

// 場景2
func WriteBufChButFull() {
    ch := make(chan int, 1)
    // make ch full
    ch <- 100

    ch <- 1
    fmt.Println("write success no block")
    
    // Output:
    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
}

使用Select實現無阻塞讀寫

select是執行選擇操做的一個結構，它裏面有一組case語句，它會執行其中無阻塞的那一個，若是都阻塞了，那就等待其中一個不阻塞，進而繼續執行，它有一個default語句，該語句是永遠不會阻塞的，咱們能夠藉助它實現無阻塞的操做。若是不瞭解，不想多瞭解一下select能夠先看下這2篇文章：

• Golang併發模型：輕鬆入門select
• Golang併發模型：select進階

下面示例代碼是使用select修改後的無緩衝通道和有緩衝通道的讀寫，如下函數能夠直接經過main函數調用，其中的Ouput的註釋是運行結果，從結果能看出，在通道不可讀或者不可寫的時候，再也不阻塞等待，而是直接返回。

// 無緩衝通道讀
func ReadNoDataFromNoBufChWithSelect() {
    bufCh := make(chan int)

    if v, err := ReadWithSelect(bufCh); err != nil {
        fmt.Println(err)
    } else {
        fmt.Printf("read: %d\n", v)
    }

    // Output:
    // channel has no data
}

// 有緩衝通道讀
func ReadNoDataFromBufChWithSelect() {
    bufCh := make(chan int, 1)

    if v, err := ReadWithSelect(bufCh); err != nil {
        fmt.Println(err)
    } else {
        fmt.Printf("read: %d\n", v)
    }

    // Output:
    // channel has no data
}

// select結構實現通道讀
func ReadWithSelect(ch chan int) (x int, err error) {
    select {
    case x = <-ch:
        return x, nil
    default:
        return 0, errors.New("channel has no data")
    }
}

// 無緩衝通道寫
func WriteNoBufChWithSelect() {
    ch := make(chan int)
    if err := WriteChWithSelect(ch); err != nil {
        fmt.Println(err)
    } else {
        fmt.Println("write success")
    }

    // Output:
    // channel blocked, can not write
}

// 有緩衝通道寫
func WriteBufChButFullWithSelect() {
    ch := make(chan int, 1)
    // make ch full
    ch <- 100
    if err := WriteChWithSelect(ch); err != nil {
        fmt.Println(err)
    } else {
        fmt.Println("write success")
    }

    // Output:
    // channel blocked, can not write
}

// select結構實現通道寫
func WriteChWithSelect(ch chan int) error {
    select {
    case ch <- 1:
        return nil
    default:
        return errors.New("channel blocked, can not write")
    }
}

使用Select+超時改善無阻塞讀寫

使用default實現的無阻塞通道阻塞有一個缺陷：當通道不可讀或寫的時候，會便可返回。實際場景，更多的需求是，咱們但願嘗試讀一會數據，或者嘗試寫一會數據，若是實在無法讀寫再返回，程序繼續作其它的事情。

使用定時器替代default能夠解決這個問題，給通道增長讀寫數據的容忍時間，若是500ms內沒法讀寫，就即刻返回。示例代碼修改一下會是這樣：

func ReadWithSelect(ch chan int) (x int, err error) {
    timeout := time.NewTimer(time.Microsecond * 500)

    select {
    case x = <-ch:
        return x, nil
    case <-timeout.C:
        return 0, errors.New("read time out")
    }
}

func WriteChWithSelect(ch chan int) error {
    timeout := time.NewTimer(time.Microsecond * 500)

    select {
    case ch <- 1:
        return nil
    case <-timeout.C:
        return errors.New("write time out")
    }
}

結果就會變成超時返回：

read time out
write time out
read time out
write time out

示例源碼

本文全部示例源碼，及歷史文章、代碼都存儲在Github：https://github.com/Shitaibin/golang_step_by_step/tree/master/channel/unblock_channel

這篇文章了channel的阻塞狀況，以及解決阻塞的2種辦法：

1. 使用select的default語句，在channel不可讀寫時，便可返回
2. 使用select+定時器，在超時時間內，channel不可讀寫，則返回

但願這篇文章對你的channel讀寫有所啓發。

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2. 本文做者：大彬
3. 若是喜歡本文，隨意轉載，但請保留此原文連接：http://lessisbetter.site/2018/11/03/Golang-channel-read-and-write-without-blocking/