目录
- 一、channel
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- 1 - channel简介
- 2 - channel的变量定义
- 二、channel同步
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- 1 - 定义channel
- 2 - 无缓冲channel
- 3 - 有缓冲channel
- 4 - 关闭channel
- 5 - 单向channel
- 三、生产者消费者模型
一、channel
1 - channel简介
- 什么是channel：channel是Go语言中的一个核心类型，可以把它看成管道（FIFO）。并发核心单元通过它就可以发送或者接收数据进行通讯，这在一定程度上又进一步降低了编程的难度
- channel的作用
- channel是一个数据类型，主要用来解决协程的同步问题以及协程之间数据共享（数据传递）的问题
- 引用类型 channel可用于多个 goroutine 通讯。其内部实现了同步，确保并发安全
- goroutine运行在相同的地址空间，因此访问共享内存必须做好同步。goroutine 奉行通过通信来共享内存，而不是共享内存来通信
2 - channel的变量定义
- 定义channel变量：
make(chan Type) //等价于make(chan Type, 0)、make(chan Type, capacity)
- 和map类似，channel也一个对应make创建的底层数据结构的引用
- 当我们复制一个channel或用于函数参数传递时，我们只是拷贝了一个channel引用，因此调用者和被调用者将引用同一个channel对象。和其它的引用类型一样，channel的零值也是nil
- 定义一个channel时，也需要定义发送到channel的值的类型。channel可以使用内置的make()函数来创建
- chan是创建channel所需使用的关键字。Type 代表指定channel收发数据的类型
- capacity参数
- 当参数capacity= 0 时，channel 是无缓冲阻塞读写的；
- 当capacity > 0 时，channel 有缓冲、是非阻塞的，直到写满 capacity个元素才阻塞写入
- channel接收和发送数据：
- channel非常像生活中的管道，一边可以存放东西，另一边可以取出东西。channel通过操作符 <- 来接收和发送数据，发送和接收数据语法
channel <- value //发送value到channel<-channel //接收并将其丢弃x := <-channel //从channel中接收数据，并赋值给xx, ok := <-channel //功能同上，同时检查通道是否已关闭或者是否为空
- 默认情况下，channel接收和发送数据都是阻塞的，除非另一端已经准备好，这样就使得goroutine同步变的更加的简单，而不需要显式的lock
- channel有两个端
- 一端：写端（传入端） chan <-
- 另一端： 读端（传出端）<- chan
- 要求：读端和写端必须同时满足条件（读端有数据可读，写端有写入数据），才在chan上进行数据流动。否则，则阻塞
package main
import (
"fmt"
"time"
)
var channel = make(chan int)
func printer(s string) {
for _, ch := range s {
fmt.Printf("%c", ch)
time.Sleep(3000 * time.Millisecond)
}
}
func person1() {
printer("hello")
channel <- 8
}
func person2() {
<-channel
printer("world")
}
func main() {
go person1()
go person2()
for {
}
}
二、channel同步
1 - 定义channel
- 定义channel：
make（chan 类型，容量） ch := make （chan string）
- 写端：ch <- “hehe”；写端写数据，同时没有读端在读。写端阻塞
- 读端：str := <- ch；读端读数据， 同时没有写端在写，读端阻塞
- len(ch)：channel 中剩余未读取数据个数
- cap(ch)：通道的容量
package main
import "fmt"
func main() {
ch := make(chan string)
fmt.Println("len(ch)=", len(ch), "cap(ch)=", cap(ch))
go func() {
for i := 0; i < 2; i++ {
fmt.Println("i = ", i, "len(ch)=", len(ch), "cap(ch)=", cap(ch))
}
ch <- "子go打印完毕"
}()
str := <-ch
fmt.Println("str=", str)
}
2 - 无缓冲channel
- 无缓冲的通道（unbuffered channel）：是指在接收前没有能力保存任何值的通道，通道容量为0
- 这种类型的通道要求发送goroutine和接收goroutine同时准备好，才能完成发送和接收操作。否则，通道会导致先执行发送或接收操作的 goroutine 阻塞等待
- 这种对通道进行发送和接收的交互行为本身就是同步的。其中任意一个操作都无法离开另一个操作单独存在
- 阻塞：由于某种原因数据没有到达，当前协程（线程）持续处于等待状态，直到条件满足，才解除阻塞
- 同步：在两个或多个协程（线程）间，保持数据内容一致性的机制
- 无缓冲的channel创建格式：
make(chan Type) //等价于make(chan Type, 0)；如果没有指定缓冲区容量，那么该通道就是同步的，因此会阻塞到发送者准备好发送和接收者准备好接收
- 图示两个 goroutine 如何利用无缓冲的通道来共享一个值
- ①.在第 1 步，两个 goroutine 都到达通道，但哪个都没有开始执行发送或者接收
- ②.在第 2 步，左侧的 goroutine 将它的手伸进了通道，这模拟了向通道发送数据的行为。这时，这个 goroutine 会在通道中被锁住，直到交换完成
- ③.在第 3 步，右侧的 goroutine 将它的手放入通道，这模拟了从通道里接收数据。这个 goroutine 一样也会在通道中被锁住，直到交换完成
- ④.在第 4 步和第 5 步，进行交换，并最终，在第 6 步，两个 goroutine 都将它们的手从通道里拿出来，这模拟了被锁住的 goroutine 得到释放。两个 goroutine 现在都可以去做别的事情了
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
ch := make(chan int)
go func() {
for i := 0; i < 5; i++ {
fmt.Println("子go程， i=", i)
ch <- i
}
}()
for i := 0; i < 5; i++ {
num := <-ch
fmt.Println("主go程读：", num)
}
}
3 - 有缓冲channel
- 有缓冲channel创建：
ch := make(chan int, 5)通道容量为非0
- len(ch) ： channel 中剩余未读取数据个数。 cap（ch）： 通道的容量
- 如果给定了一个缓冲区容量，通道就是异步的。只要缓冲区有未使用空间用于发送数据，或还包含可以接收的数据，那么其通信就会无阻塞地进行
- 有缓冲的通道：（buffered channel）是一种在被接收前能存储一个或者多个数据值的通道
- 这种类型的通道并不强制要求 goroutine 之间必须同时完成发送和接收。通道会阻塞发送和接收动作的条件也不同
- 只有通道中没有要接收的值时，接收动作才会阻塞
- 只有通道没有可用缓冲区容纳被发送的值时，发送动作才会阻塞
- channel 应用于 两个go程中；一个读，另一个写
- 缓冲区可以进行数据存储；存储至容量上限，阻塞；具备异步能力，不需同时操作channel缓冲区（发短信）
- 有缓冲和无缓冲通道的不同：无缓冲的通道保证进行发送和接收的 goroutine 会在同一时间进行数据交换；有缓冲的通道没有这种保证
- 无缓冲channel具备同步能力（打电话）
- 有缓冲channel具备异步能力（发短信）
- 图示有缓冲通道在goroutine之间同步数据
- ①.在第 1 步，右侧的 goroutine 正在从通道接收一个值
- ②.在第 2 步，右侧的这个 goroutine独立完成了接收值的动作，而左侧的 goroutine 正在发送一个新值到通道里
- ③.在第 3 步，左侧的goroutine 还在向通道发送新值，而右侧的 goroutine 正在从通道接收另外一个值。这个步骤里的两个操作既不是同步的，也不会互相阻塞
- ④.最后，在第 4 步，所有的发送和接收都完成，而通道里还有几个值，也有一些空间可以存更多的值
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
ch := make(chan int, 3)
fmt.Println("len=", len(ch), "cap=", cap(ch))
go func() {
for i := 0; i < 8; i++ {
ch <- i
fmt.Println("子go程：i", i, "len=", len(ch), "cap=", cap(ch))
}
}()
time.Sleep(time.Second * 3)
for i := 0; i < 8; i++ {
num := <-ch
fmt.Println("主go程读到：", num)
}
}
4 - 关闭channel
- 何时需要关闭channel：如果发送者知道，没有更多的值需要发送到channel的话，那么让接收者也能及时知道没有多余的值可接收将是有用的，因为接收者可以停止不必要的接收等待。这可以通过内置的close函数来关闭channel实现
- 关闭channel注意事项
- channel不像文件一样需要经常去关闭，只有当你确实没有任何发送数据了，或者你想显式的结束range循环之类的，才去关闭channel
- 关闭channel后，无法向channel 再发送数据(引发 panic 错误后导致接收立即返回零值)
- 关闭channel后，可以继续从channel接收数据
- 对于nil channel，无论收发都会被阻塞
- 判断对端channel是否关闭：
if num， ok := <-ch ; ok == true {
- 如果对端已经关闭， ok --> false . num无数据
- 如果对端没有关闭， ok --> true . num保存读到的数据
- 写端已经关闭channel，可以从中读取数据
- 读无缓冲channel：读到0，说明写端关闭
- 读有缓冲channel：如果缓冲区内有数据，先读数据。读完数据后，可以继续读，读到0
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
ch := make(chan int)
go func() {
for i := 0; i < 8; i++ {
ch <- i
}
close(ch)
}()
for {
if num, ok := <-ch; ok == true {
fmt.Println("读到数据：", num)
} else {
n := <-ch
fmt.Println("关闭后：", n)
break
}
}
}
- 可以使用 range 替代 ok：
for num := range ch { // ch 不能替换为 <-ch
func main() {
ch := make(chan int, 0)
go func() {
for i := 0; i < 5; i++ {
ch <- i
}
close(ch)
fmt.Println("子go 结束")
}()
time.Sleep(time.Second * 2)
for num := range ch {
fmt.Println("读到数据：", num)
}
}
5 - 单向channel
- 默认的channel 是双向的：
var ch chan int ch = make(chan int)
- 单向写channel：不能读操作；
var sendCh chan <- int sendCh = make(chan <- int)
- 单向读channel：不能写操作；
var recvCh <- chan int recvCh = make(<-chan int)
- 单向channel与双向channel转换
- 双向channel可以隐式转换为任意一种单向channel：
sendCh = ch
- 单向channel不能转换为双向channel：
ch = sendCh/recvCh error！！！
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
ch := make(chan int)
var sendCh chan<- int = ch
sendCh <- 789
var recvCh <-chan int = ch
num := <-recvCh
fmt.Println("num=", num)
}
func send(out chan<- int) {
out <- 89
close(out)
}
func recv(in <-chan int) {
n := <-in
fmt.Println("读到", n)
}
func main() {
ch := make(chan int)
go func() {
send(ch)
}()
recv(ch)
}
三、生产者消费者模型
- 生产者消费者模型概念：
- 某个模块（函数等）负责产生数据，这些数据由另一个模块来负责处理（此处的模块是广义的，可以是类、函数、协程、线程、进程等）。产生数据的模块，就形象地称为生产者；而处理数据的模块，就称为消费者
- 单单抽象出生产者和消费者，还够不上是生产者／消费者模型。该模式还需要有一个缓冲区处于生产者和消费者之间，作为一个中介。生产者把数据放入缓冲区，而消费者从缓冲区取出数据
- 生产者相当于发送数据端；消费者相当于接收数据端；channel相当于缓冲区
- 缓冲区的作用
- ①.解耦 （ 降低生产者 和 消费者之间 耦合度 ）
- ②.并发 （生产者消费者数量不对等时，能保持正常通信）
- ③.缓存 （生产者和消费者 数据处理速度不一致时， 暂存数据）
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func producer(out chan<- int) {
for i := 0; i < 10; i++ {
fmt.Println("生产：", i*i)
out <- i * i
}
close(out)
}
func consumer(in <-chan int) {
for num := range in {
fmt.Println("消费者拿到：", num)
time.Sleep(time.Second)
}
}
func main() {
ch := make(chan int, 6)
go producer(ch)
consumer(ch)
}
- 实际开发应用：
- 在实际的开发中，生产者消费者模式应用也非常的广泛，例如：在电商网站中，订单处理，就是非常典型的生产者消费者模式
- 当很多用户单击下订单按钮后，订单生产的数据全部放到缓冲区（队列）中，然后消费者将队列中的数据取出来发送者仓库管理等系统
- 通过生产者消费者模式，将订单系统与仓库管理系统隔离开，且用户可以随时下单（生产数据）。如果订单系统直接调用仓库系统，那么用户单击下订单按钮后，要等到仓库系统的结果返回。这样速度会很慢
package main
import "fmt"
type OrderInfo struct {
id int
}
func producer2(out chan<- OrderInfo) {
for i := 0; i < 10; i++ {
order := OrderInfo{id: i + 1}
out <- order
}
close(out)
}
func consumer2(in <-chan OrderInfo) {
for order := range in {
fmt.Println("订单id为：", order.id)
}
}
func main() {
ch := make(chan OrderInfo)
go producer2(ch)
consumer2(ch)
}
