先介绍一下项目的背景，之前单位有一个做小型快递分拣机的需求，针对小型包裹智能分拣到不通的出口。大致的物理传送带如下方图所示，原谅我不会画图。此文章的目的，只是给大家展示一下golang channel的用处。
如上图所示，传送带分了几个部分，头部区域，分拣工作区域，硬件设备（传感器和臂手）。
头部区域主要有摄像头和扫码枪，主要是识别包裹，查询出包裹对应的区域地址。
头部区域和分拣工作区域边界，会有一个红外线传感器，来确定包裹进入了分拣工作区域。
在传送带的齿轮上会有一个速度传感器，来实时接受信号，计算传送带转动的距离。
分拣工作区域每隔30cm会有臂手（这里我们会有led灯做模拟，其实就是一个GPIO）
根据以上的简述，我们用golang代码来简单实现这个逻辑
1. 功能分析
头部区域涉及到扫描枪和摄像头的AI识别，我们就暂时用一个scanPacket函数来模拟代替,
// 模拟 每隔两秒钟会有一个包裹
func ScanPacket() {
ticker := time.NewTicker(2 * time.Second)
for {
<-ticker.C
fmt.Println("scan a packet")
}
}当识别到一个包裹后我们就要确定它要在哪个led灯附近,所以我们先要把led的配置初始化好
// Light 灯
type Light struct {
Id int // 灯编号
State string // on/off
Distance int64 // 距离入口红外线传感器的位置（就是距分拣工作区域起始位置的长度） 单位 mm
SwitchCh chan struct{} // 用来通知该灯亮起
}
var lights = map[int]*Light{
1: {
Id: 1,
State: "off",
Distance: 300,
SwitchCh: make(chan struct{}, 10),
},
2: {
Id: 2,
State: "off",
Distance: 600,
SwitchCh: make(chan struct{}, 10),
},
3: {
Id: 3,
State: "off",
Distance: 900,
SwitchCh: make(chan struct{}, 10),
},
4: {
Id: 4,
State: "off",
Distance: 1200,
SwitchCh: make(chan struct{}, 10),
},
}
// 此处模拟了4个led灯和对应的传送带的位置定义包裹的结构体
// Packet 包裹
type Packet struct {
Id int64 // 包裹id
BelongLight *Light // 所属led灯的位置
Distance int64 // 这个包裹对应的分拣工作区的位置（就是灯的位置）
SensorCh chan struct{} // 传感器的channel
}由于速度传感器的io频率很高，如果把所有的packet都维护到一个数组里面，后面计算每个包裹的距离时，锁的并发会很大，我这边就利用了goroutine的优势，对每个包裹启动了一个goroutine，包裹的状态和距离都是单协程计算，不存在数据冲突。
func packetWorker(packet *Packet) {
//fmt.Printf("packet %d scan\n", packet.Id)
defer func() {
close(packet.SensorCh)
}()
// 1. 注册包裹的channel
packetChanRegisterSets.Register(packet)
// 2. 开始监控速度传感器的信号
for {
<-packet.SensorCh
packet.Distance = packet.Distance - 8
//fmt.Printf("packet %d distance is %d\n", packet.Id, packet.Distance)
if packet.Distance >= -16 && packet.Distance <= 16 {
// 3. 通知对应的led灯亮起/（臂手拨动）
packet.BelongLight.SwitchCh <- struct{}{}
// 4. 取消注册
packetChanRegisterSets.UnRegister(packet)
return
}
}
}每个包裹实例都有一个channel， 把包裹所有的channel都注册到一个集合里面，当接受速度传感器信号时，只需要把集合内的所有channel发一个信号（广播），就能通知所有的包裹重新计算所到的位置。整个系统的并发全部集中到PacketChanRegisterSet，大大的缩小了并发的范围。大部分的并发也只是读
type PacketChanRegisterSet struct {
Set sync.Map
}
func (s *PacketChanRegisterSet) Register(packet *Packet) {
s.Set.Store(packet.Id, packet.SensorCh)
}
// Broadcast 广播
func (s *PacketChanRegisterSet) Broadcast() {
s.Set.Range(func(key, value any) bool {
c := value.(chan struct{})
c <- struct{}{}
return true
})
}
func (s *PacketChanRegisterSet) UnRegister(packet *Packet) {
s.Set.Delete(packet.Id)
}
当led灯（或者臂手）接受到channel信号的时候就亮起
func lightWorker(light *Light) {
for {
<-light.SwitchCh
fmt.Printf("light %d is turn on\n", light.Id)
}
}2. 代码实现
package main
import (
"fmt"
"math/rand"
"sync"
"time"
)
var lights = map[int]*Light{
1: {
Id: 1,
State: "off",
Distance: 300,
SwitchCh: make(chan struct{}, 10),
},
2: {
Id: 2,
State: "off",
Distance: 600,
SwitchCh: make(chan struct{}, 10),
},
3: {
Id: 3,
State: "off",
Distance: 900,
SwitchCh: make(chan struct{}, 10),
},
4: {
Id: 4,
State: "off",
Distance: 1200,
SwitchCh: make(chan struct{}, 10),
},
}
type PacketChanRegisterSet struct {
Set sync.Map
}
func (s *PacketChanRegisterSet) Register(packet *Packet) {
s.Set.Store(packet.Id, packet.SensorCh)
}
// Broadcast 广播
func (s *PacketChanRegisterSet) Broadcast() {
s.Set.Range(func(key, value any) bool {
c := value.(chan struct{})
c <- struct{}{}
return true
})
}
func (s *PacketChanRegisterSet) UnRegister(packet *Packet) {
s.Set.Delete(packet.Id)
}
var packetChanRegisterSets = PacketChanRegisterSet{
Set: sync.Map{},
}
func main() {
// 启动灯
for _, light := range lights {
go lightWorker(light)
}
// 启动扫描包裹程序
go ScanPacket()
// 模拟传感器
ticker := time.NewTicker(200 * time.Millisecond)
for {
<-ticker.C
packetChanRegisterSets.Broadcast()
}
}
// Packet 包裹
type Packet struct {
Id int64 // 包裹id
BelongLight *Light // 所属led灯的位置
Distance int64 // 这个包裹对应的分拣工作区的位置（就是灯的位置）
SensorCh chan struct{} // 传感器的channel
}
// Light 灯
type Light struct {
Id int // 灯编号
State string // on/off
Distance int64 // 距离 单位 mm
SwitchCh chan struct{}
}
// ScanPacket 扫描包裹
func ScanPacket() {
ticker := time.NewTicker(2 * time.Second)
for {
<-ticker.C
fmt.Println("scan a packet")
id := rand.Intn(4)
light := lights[id+1]
packet := Packet{
Id: time.Now().Unix(),
BelongLight: light,
Distance: light.Distance,
SensorCh: make(chan struct{}, 100),
}
go packetWorker(&packet)
}
}
func packetWorker(packet *Packet) {
//fmt.Printf("packet %d scan\n", packet.Id)
defer func() {
close(packet.SensorCh)
}()
// 1. 注册包裹的channel
packetChanRegisterSets.Register(packet)
// 2. 开始监控速度传感器的信号
for {
<-packet.SensorCh
packet.Distance = packet.Distance - 8
//fmt.Printf("packet %d distance is %d\n", packet.Id, packet.Distance)
if packet.Distance >= -16 && packet.Distance <= 16 {
// 3. 通知对应的led灯亮起/（臂手拨动）
packet.BelongLight.SwitchCh <- struct{}{}
// 4. 取消注册
packetChanRegisterSets.UnRegister(packet)
return
}
}
}
func lightWorker(light *Light) {
for {
<-light.SwitchCh
fmt.Printf("light %d is turn on\n", light.Id)
}
}