Go语言实战-- 通道

上一篇我们讲的原子函数和互斥锁，都可以保证共享数据的读写，但是呢，它们还是有点复杂，而且影响性能，对此，Go又为我们提供了一种工具，这就是通道。

所以在多个goroutine并发中，我们不仅可以通过原子函数和互斥锁保证对共享资源的安全访问，消除竞争的状态，还可以通过使用通道，在多个goroutine发送和接受共享的数据，达到数据同步的目的。

通道，他有点像在两个routine之间架设的管道，一个goroutine可以往这个管道里塞数据，另外一个可以从这个管道里取数据，有点类似于我们说的队列。

声明一个通道很简单，我们使用 chan 关键字即可，除此之外，还要指定通道中发送和接收数据的类型，这样我们才能知道，要发送什么类型的数据给通道，也知道从这个通道里可以接收到什么类型的数据。

ch:=make(chan int)

通道类型和Map这些类型一样，可以使用内置的 make 函数声明初始化，这里我们初始化了一个 chan int 类型的通道，所以我们只能往这个通道里发送 int 类型的数据，当然接收也只能是 int 类型的数据。

我们知道，通道是用于在goroutine之间通信的，它具有发送和接收两个操作，而且这两个操作的运算符都是 <- 。

ch <- 2 //发送数值2给这个通道
x:=<-ch //从通道里读取值，并把读取的值赋值给x变量
<-ch //从通道里读取值，然后忽略

看例子，慢慢理解发送和接收的用法。发送操作 <- 在通道的后面，看箭头方向，表示把数值2发送到通道 ch 里；接收操作 <- 在通道的前面，而且是一个一元操作符，看箭头方向，表示从通道 ch 里读取数据。读取的数据可以赋值给一个变量，也可以忽略。

通道我们还可以使用内置的 close 函数关闭。

close(ch)

如果一个通道被关闭了，我们就不能往这个通道里发送数据了，如果发送的话，会引起 painc异常。但是，我们还可以接收通道里的数据，如果通道里没有数据的话，接收的数据是 nil 。

刚刚我们使用 make 函数初始化的时候，只有一个参数，其实 make 还可以有第二个参数，用于指定通道的大小。默认没有第二个参数的时候，通道的大小为0，这种通道也被成为 无缓冲通道。

ch:=make(chan int)
ch:=make(chan int,0)
ch:=make(chan int,2)

看例子，其中第一个和第二个初始化是等价的。第三个初始化创建了一个大小为2的通道，这种称为 有缓冲通道 。

无缓冲的通道

无缓冲的通道指的是通道的大小为0，也就是说，这种类型的通道在接收前没有能力保存任何值，它要求发送goroutine和接收goroutine同时准备好，才可以完成发送和接收操作。

从上面无缓冲的通道定义来看，发送goroutine和接收gouroutine必须是同步的，同时准备后，如果没有同时准备好的话，先执行的操作就会阻塞等待，直到另一个相对应的操作准备好为止。这种无缓冲的通道我们也称之为 同步通道 。

funcmain() {
	ch := make(chan int)

	go func() {
		var sum int = 0
		for i := 0; i < 10; i++ {
			sum += i
		}
		ch <- sum
	}()
	
	fmt.Println(<-ch)

}

在前面的例子中，我们为了演示goroutine，防止程序提前终止，都是使用 sync.WaitGroup 进行等待，现在的这个例子就不用了，我们使用同步通道来等待。

在计算sum和的goroutine没有执行完，把值赋给 ch 通道之前， fmt.Println(<-ch) 会一直等待，所以 main 主goroutine就不会终止，只有当计算和的goroutine完成后，并且发送到 ch 通道的操作准备好后，同时 <-ch 就会接收计算好的值，然后打印出来。

管道

我们在使用Bash的时候，有个管道操作 | ,它的意思是把上一个操作的输出，当成下一个操作的输入，连起来，做一连串的处理操作。

➜  ~ ls |grep 'D'  
Desktop
Documents
Downloads

比如上面这个例子的意思是，先使用 ls 命令，把当前目录下的目录和文件列出来，作为下一个 grep 命令的输入，然后通过 grep 命令，匹配我们需要显示的目录和文件，这里匹配以 D开头的文件名或者目录名。

其实我们使用通道也可以做到管道的效果，我们只需要把一个通道的输出，当成下一个通道的输入即可。

funcmain() {
	one := make(chan int)
	two := make(chan int)

	go func() {
		one<-100
	}()

	go func() {
		v:=<-one
		two<-v
	}()

	fmt.Println(<-two)

}

这里例子中我们定义两个通道 one 和 two ，然后按照顺序，先把100发送给通道 one ,然后用另外一个goroutine从 one 接收值，再发送给通道 two ,最终在主goroutine里等着接收打印 two 通道里的值，这就类似于一个管道的操作，把通道 one 的输出，当成通道 two 的输入，类似于接力赛一样。

有缓冲的通道

有缓冲通道，其实是一个队列，这个队列的最大容量就是我们使用 make 函数创建通道时，通过第二个参数指定的。

ch := make(chan int, 3)

这里创建容量为3的，有缓冲的通道。对于有缓冲的通道，向其发送操作就是向队列的尾部插入元素，接收操作则是从队列的头部删除元素，并返回这个刚刚删除的元素。

当队列满的时候，发送操作会阻塞；当队列空的时候，接受操作会阻塞。有缓冲的通道，不要求发送和接收操作时同步的，相反可以解耦发送和接收操作。

想知道通道的容量以及里面有几个元素数据怎么办？其实和 map 一样，使用 cap 和 len 函数就可以了。

cap(ch)
len(ch)

cap 函数返回通道的最大容量， len 函数返回现在通道里有几个元素。

funcmirroredQuery()string {
    responses := make(chan string, 3)
    go func() { responses <- request("asia.gopl.io") }()
    go func() { responses <- request("europe.gopl.io") }()
    go func() { responses <- request("americas.gopl.io") }()
    return <-responses // return the quickest response
}
funcrequest(hostnamestring)(responsestring) { /* ... */ }

这是Go语言圣经里比较有意义的一个例子，例子是想获取服务端的一个数据，不过这个数据在三个镜像站点上都存在，这三个镜像分散在不同的地理位置，而我们的目的又是想最快的获取到数据。

所以这里，我们定义了一个容量为3的通道 responses ，然后同时发起3个并发goroutine向这三个镜像获取数据，获取到的数据发送到通道 responses 中，最后我们使用 return <-responses 返回获取到的第一个数据，也就是最快返回的那个镜像的数据。

单向通道

有时候，我们有一些特殊场景，比如限制一个通道只可以接收，但是不能发送；有时候限制一个通道只能发送，但是不能接收，这种通道我们称为单向通道。

定义单向通道也很简单，只需要在定义的时候，带上 <- 即可。

var send chan<- int //只能发送
var receive <-chan int //只能接收

注意 <- 操作符的为止，在后面是只能发送，对应发送操作；在前面是只能接收，对应接收操作。

单向通道应用于函数或者方法的参数比较多，比如

funccounter(outchan<-int) {
}

例子这样的，只能进行发送操作，防止误操作，使用了接收操作，如果使用了接收操作，在编译的时候就会报错的。

使用通道可以很简单的在goroutine之间共享数据，下一篇会具体介绍一些例子，以便更好的理解并发。