golang的Channel

golang的Channel

Channel 是 golang 一個很是重要的概念，若是你是剛開始使用 golang 的開發者，你可能尚未真正接觸這一律念，本篇咱們將分析 golang 的Channel

1. 引入

要講 Channel 就避不開 Goroutine -- 協程。閒話不說， 直接上個例子

Goroutine demo：

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    origin := 1
    go doSomeCompute(origin)
    time.Sleep(5 * time.Second)
}

func doSomeCompute(num int) {
    result := num * 2
    fmt.Println(result)
    return
}

簡單來講，例子中有一個 main 的協程，一個 doSomeCompute 的協程。還有個延時退出的方法等待計算協程計算結果。咱們嘗試思考這個例子的一些問題：

a. 如何獲取 doSomeCompute 的計算結果？

b. 如何獲取 doSomeCompute 的執行狀態，當前是執行完了仍是執行中？

如何解決這種問題呢？

Channel！

2. Channel

Channel怎麼處理上面的問題？咱們直接上代碼：

舉例

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    origin := 1
    //一個無緩衝Channel
    res := make(chan int)
    go doSomeCompute(origin, res)
    fmt.Println(<-res)
}

func doSomeCompute(num int, res chan int) {
    result := num * 2
    res <- result
}

例子中，Channel 充當起了協程間通訊的橋樑。Channel 能夠傳遞到協程說明它是線程安全的，事實也是如此。Channel 能夠理解爲管道，協程 doSomeCompute 向 Channel 寫入結果， main 中讀取結果。注意，例子中讀取 Channel 的地方會阻塞直到拿到計算結果，這樣就解決了問題 a 和 b。

2. Channel 的方向性

上面的例子中，計算協程是負責計算並將計算結果寫入 Channel ，若是咱們但願保證計算協程不會從 Channel 中讀取數據該怎麼處理？很簡單，看例子：

func doSomeCompute(num int, res chan<- int) {
    result := num * 2
    res <- result
}

這個參數的聲明 chan<- int 就表示該函數只能講數據寫入 Channel ，而不能從中讀取數據。後面的 int 表示 Channel 中數據的格式。一樣的， 只能夠讀取數據的 Channel 能夠聲明爲 <-chan int 。而例子中不帶有方向聲明的 Channel 則既能夠寫入也能夠讀取。

3. 阻塞性質

Channel 的讀取和寫入操做在各自的協程內部都是阻塞的。好比例子中 fmt.Println(<-res) ， 這一語句會阻塞直至計算協程將計算結果放入，能夠讀出。也就是說，協程會阻塞直至從 res 中讀出數據。

注意，無緩衝的 Channel 的讀寫都是阻塞的，有緩衝的 Channel 能夠一直向裏面寫數據，直到緩存滿纔會阻塞。讀取數據同理， 直至 Channel 爲空才阻塞。

用一個典型的例子來講明緩衝和非緩衝 Channel 的區別：

package main

import "fmt"

func doSomeCompute(ch chan int) {
    fmt.Println("deadlock test")
    <- ch
}

func main() {
    ch := make(chan int)
    ch <- 1
    go doSomeCompute(ch)
}

例子中，main 協程會向 ch 寫入數據， 這一過程是阻塞的，也就是說，doSomeCompute 協程沒法執行，程序死鎖。輸出以下：

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

goroutine 1 [chan send]:
main.main()
    C:/mygo/src/demo/blog.go:12 +0x73
exit status 2

若是改爲有緩衝的 Channel ：

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func doSomeCompute(ch chan int) {
    fmt.Println("deadlock test")
    <- ch
}

func main() {
    ch := make(chan int, 1)
    ch <- 1
    go doSomeCompute(ch)
    time.Sleep(1 * time.Second)
}

有與有緩衝的 Channel 寫入後不阻塞（下一次寫入纔會阻塞），程序會繼續執行。

4. Channel 的數據結構

Channel 在 golang 中實際上就是個數據結構。在 Golang 源碼中， Channel 的數據結構 Hchan 的定義以下：

struct  Hchan
{
    uint32  qcount;         // total data in the q
    uint32  dataqsiz;       // size of the circular q
    uint16  elemsize;
    bool    closed;
    uint8   elemalign;
    Alg*    elemalg;        // interface for element type
    uint32  sendx;          // send index
    uint32  recvx;          // receive index
    WaitQ   recvq;          // list of recv waiters
    WaitQ   sendq;          // list of send waiters
    Lock;
};

時間倉促，此次對 Channel 介紹寫的有點簡單粗暴，下次再寫。