CSP
要想理解 channel 要先知道 CSP 模型。CSP 是 Communicating Sequential Process 的简称,中文可以叫做通信顺序进程,是一种并发编程模型,由 Tony Hoare 于 1977 年提出。简单来说,CSP 模型由并发执行的实体(线程或者进程)所组成,实体之间通过发送消息进行通信,这里发送消息时使用的就是通道,或者叫 channel。CSP 模型的关键是关注 channel,而不关注发送消息的实体。Go 语言实现了 CSP 部分理论,goroutine 对应 CSP 中并发执行的实体,channel 也就对应着 CSP 中的 channel。
channel
channel是Go语言在语言级别提供的goroutine间的通信方式。我们可以使用channel在两个或多个goroutine之间传递消息。在声明一个通道变量的时候,必须确定通道类型的传递的元素类型,通过channel传递对象的过程和调用函数时的参数传递类型必须一致。
channel的声明形式为:
var 变量名称 chan 通道元素类型
与一般的变量声明不同的地方仅仅是在类型之前加了chan关键字,初始化一个channel也很简单,直接使用内置的函数make()即可:
make(chan Type) //等价于make(chan Type, 0)
make(chan Type, capacity)
make函数可接受两个参数。第一个参数是代表了将被初始化的值的类型的字面量(比如chan int),而第二个参数则是通道的容量,是可选参数,例如,若我们想要初始化一个长度为3且元素类型为int的通道值,则需要这样写:
make(chan int, 3)
确切地说,通道值的长度应该被称为其缓存的尺寸。换句话说,它代表着通道值中可以暂存的数据的个数。因此通道容量不能是负数,一个通道类似于一个先进先出(FIFO)的队列,即:越早被放入(或称发送)到通道值的数据会越先被取出(或称接收)在channel的用法中。
chan数据发送与接收
chan数据发送与接收都是用到左尖括号与减号组合(<-),一个左尖括号紧接着一个减号的组合形似一个箭头,箭头的方向代表了元素值的传输方向。
** 发送数据<-**
向channel发送(写入)数据通常会导致程序阻塞,直到有其他goroutine从这个channel中读取数据。下面的程序会出现死锁:
func foo(in chan int) {
fmt.Println(<-in)
}
func main() {
out := make(chan int)
out <- 1
go foo(out)
}
读取数据
value := <- ch
value, ok := <-ch //功能同上,同时检查通道是否已关闭或者是否为空
因此需要特别注意的是:channel接收和发送数据都是阻塞的,当把数据发送到信道时,程序控制会在发送数据的语句处发生阻塞,直到有其它 Go 协程从信道读取到数据,才会解除阻塞。与此类似,当读取信道的数据时,如果没有其它的协程把数据写入到这个信道,那么读取过程就会一直阻塞着。
import "fmt"
func main() {
c := make(chan int)
go func(){
defer fmt.Println("子协程结束")
fmt.Println("子协程正在运行")
c<-6
}()
num := <-c
fmt.Println(num)
fmt.Println("main协程结束")
}
for range 遍历信道
for range 循环用于在一个信道关闭之前,从信道接收数据。
func producer(chnl chan int) {
for i := 0; i < 10; i++ {
chnl <- i
}
close(chnl)
}
func main() {
ch := make(chan int)
go producer(ch)
for {
v, ok := <-ch
if ok == false {
break
}
fmt.Println("Received ", v, ok)
}
}
阻塞性质
Channel 的读取和写入操作在各自的协程内部都是阻塞的。意思就是,如果管道满了,一个对channel放入数据的操作就会阻塞,直到有某个routine从channel中取出数据,这个放入数据的操作才会执行。相反同理,如果管道是空的,一个从channel取出数据的操作就会阻塞,直到某个routine向这个channel中放入数据,这个取出数据的操作才会执行。
func main() {
ch := make(chan int, 3)
ch <- 1
fmt.Println("发送数据1")
ch <- 2
fmt.Println("发送数据2")
ch <- 3
fmt.Println("发送数据3")
ch <- 4 //这一行操作就会发生阻塞,因为前三行的放入数据的操作已经把channel填满了
fmt.Println("发送数据4")
}
主routine要向channel中放入一个数据,但是因为channel没有缓冲,相当于channel一直都是满的,所以这里会发生阻塞,主routine在这里一阻塞,造成死锁!
func main() {
ch := make(chan int)
<-ch //这一行会发生阻塞,因为channel才刚创建,是空的,没有东西可以取出
}
从这里可以看出,对于无缓冲的channel,放入操作和取出操作不能再同一个routine中,而且应该是先确保有某个routine对它执行取出操作,然后才能在另一个routine中执行放入操作。
select
超时控制
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。
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
c := make(chan int)
go func() {
time.Sleep(2 * time.Second)
c <- 1
}()
select {
case res := <-c:
fmt.Println("result", res)
case <-time.After(1 * time.Second):
fmt.Println("Timeout")
}
}