channel

1.使用场景

(1) 消息传递、消息过滤
(2) 信号广播
(3) 事件订阅与广播
(4) 请求、相应转发
(5) 任务分发
(6) 结果汇总
(7) 并发控制
(8) 同步与异步

2. 三种状态

1. nil : 未初始化,只进行了声明,或者手动赋值为nil
2. active : 正常的,可读可写
3. closed : 已关闭。channel 的值不是nil

3. 三种操作

1. 读  <- ch
2. 写  ch <- 
3. 关闭 close(ch)

4. 9种情况

image.png

备注:对于nil的,有一个特殊场景:当nil的通道在select 的某个case中时,这个case会阻塞,但不会造成死锁

5. 常用操作

5.1 使用for range 读

场景:当需要不断从channel读取数据时
原理:使用for-range 读取channel,既安全又便利,当channel关闭时,for循环会自动退出,无需主动监测channel是否关闭,可以防止读取已经关闭的channel,从而造成读到数据为通道所存储的数据类型的零值
用法

for  x := range ch  {
    fmt.Println(x)
}

5.2 使用_, ok 判断channel是否关闭

场景:读channel,但不确定channel是否关闭时
原理: 读已关闭的channel会得到零值
用法

if v, ok := <- ch; ok {
    fmt.Println(v)
}

5.3 使用select 处理多个channel

场景:需要对多个通道进行同时处理,但只处理最先发生的的channel时
原理 : select 可以同时监控多个通道的情况,只处理未阻塞的case。当通道为nil时,对应的case 永远为阻塞,无论读写。普通情况下,对nil通道的写是要panic的
用法

func (h *Handler) handle(job *Job) {
    select {
    case h.jobCh <- job:
        return 
    case <- h.stopCh:
       return
    }
}

5.4 使用channel的声明控制读写权限

权限
(1)读写均可的channel c : go func(c chan int)
(2)只读的channel c : go func(c <- chan int)
(3)只写的channel c: go func (c chan <- int)

5.5 使用缓冲增强并发

场景: 并发
原理: 有缓冲通道可供多个协程同时处理,在一定程度可提高并发性
用法

//无缓冲
ch1 := make(chan int)
ch2 := make(chan int 0)
//有缓冲
ch3 := make(chan int 1)
func generator(n int) <- chan int {
    outCh := make(chan int)
    go func() {
        for i:= 0; i < n; i++ {
            outCh <- i
        }
        close(outCh)
    }()
    return outCh
}
func do (inCh <- chan int, outCh chan <- int, wg *sync.WaitGroup) {
    for v := range inCh {
        outCh <- v * v
    }
    wg.Done()
}

func test() {
    inCh := generator(100)
    outCh := make(chan int, 10)
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(5)
    for i := 0; i < 5; i++ {
        go do(inCh, outCh, &wg)
    }
    go func() {
        wg.Wait()
        close(outCh)
    }()
    for r:= range outCh {
        fmt.Println(r)
    }
}

5.6 为操作加上超时

场景 : 需要超时控制操作
原理 : 使用select 和tiem.After, 看操作和定时器哪个先返回,处理先完成的,就达到了超时控制的效果
用法

func doWithTimeOut(timeout time.Duration) (int, error) {
    select {
    case ret := <-do():
        return ret, nil
    case <-time.After(timeout):
        return 0, errors.New("timeout")
    }
}

func do() <-chan int {
    outCh := make(chan int)
    go func() {
        // do work
    }()
    return outCh
}

5.7 使用time实现channel无阻塞读写

场景: 并不希望在channel的读写上浪费时间
原理: 是为操作加上超时的扩展,这里的操作是channel的读或写
用法

func unBlockRead(ch chan int) (x int, err error) {
    select {
    case x = <-ch:
        return x, nil
    case <-time.After(time.Microsecond):
        return 0, errors.New("read time out")
    }
}

func unBlockWrite(ch chan int, x int) (err error) {
    select {
    case ch <- x:
        return nil
    case <-time.After(time.Microsecond):
        return errors.New("read time out")
    }
}

5.8 使用close(ch)关闭所有下游协程

场景 : 退出时,显示通知所有协程退出
原理 : 所有读ch的协程都会收到close(ch)的信号
用法

func (h *Handler) Stop() {
    close(h.stopCh)

    // 可以使用WaitGroup等待所有协程退出
}

// 收到停止后,不再处理请求
func (h *Handler) loop() error {
    for {
        select {
        case req := <-h.reqCh:
            go handle(req)
        case <-h.stopCh:
            return
        }
    }
}

5.9 使用chan struct {} 作为信号channel

场景 : 使用channel传递信号,而不是传递数据时
原理 : 没数据需要传递时,传递空struct
用法

// 上例中的Handler.stopCh就是一个例子,stopCh并不需要传递任何数据
// 只是要给所有协程发送退出的信号
type Handler struct {
    stopCh chan struct{}
    reqCh chan *Request
}

5.10 使用channel传递结构体的指针而非结构体

场景 : 使用channel传递结构体数据时
原理 : channel本质上传递的是数据的拷贝,拷贝的数据越小传输效率越高,传递结构体指针,比传递结构体更高效
用法

reqCh chan *Request

// 好过
reqCh chan Request

5. 11 使用channel 传递channel

场景 : 使用场景有点多,通常是用来获取结果。
原理 :channel可以用来传递变量,channel自身也是变量,可以传递自己。
用法

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand"
    "sync"
    "time"
)

func main() {
    reqs := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

    // 存放结果的channel的channel
    outs := make(chan chan int, len(reqs))
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(len(reqs))
    for _, x := range reqs {
        o := handle(&wg, x)
        outs <- o
    }

    go func() {
        wg.Wait()
        close(outs)
    }()

    // 读取结果,结果有序
    for o := range outs {
        fmt.Println(<-o)
    }
}

// handle 处理请求,耗时随机模拟
func handle(wg *sync.WaitGroup, a int) chan int {
    out := make(chan int)
    go func() {
        time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(3)) * time.Second)
        out <- a
        wg.Done()
    }()
    return out
}

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