关于管道 Channel

  1. Channel 用来同步并发执行的函数并提供它们某种传值交流的机制。
  2. Channel 的一些特性:通过 channel 传递的元素类型、容器(或缓冲区)和 传递的方向由“<-”操作符指定。
  3. c <- 123,把值 123 输入到管道 c,<-c,把管道 c 的值读取到左边,value := <-c,这样就是读到 value 变量里面。

管道分类

无缓冲的 与 有缓冲 channel 有着重大差别,那就是一个是同步的(阻塞的) 一个是非同步的(非阻塞的)。

比如:

c1 := make(chan int)       // 无缓冲
c2 := make(chan int,1) // 有缓冲

例如:c1 <- 1

  • 无缓冲: 不仅仅是向 c1 通道放 1,而是一直要等有别的协程 <-c1 接手了这个参数,那么 c1 <- 1 才会继续下去,要不然就一直阻塞着。
  • 有缓冲: c2 <- 1 则不会阻塞,因为缓冲大小是1(其实是缓冲大小为 0),只有当放第二个值,且第一个还没被人拿走的时候,才会阻塞。

例子 - 无缓冲

演示 无缓冲 和 有缓冲 的 channel 的样子

func test0() {
/** 演示 无缓存 和 有缓冲 的 channel 的样子 */
done := make(chan bool) /** 无缓冲 */
done1 := make(chan bool, 1) /** 有缓冲 */
println(done, done1)
}

演示 无缓冲在同一个 main 里面的 死锁例子

func test1() {
/** 编译错误 deadlock,阻死 main 进程 */
/** 演示 无缓冲在同一个 main 里面的 死锁例子 */
done := make(chan bool)
done <- true /** 这句是输入值,它会一直阻塞,等待读取 */
<-done /** 这句是读取,但是在上面已经阻死了,永远走不到这里 */
println("完成")
}

演示仅有 输入 语句,但没 读取语句 的死锁例子

func test2() {
/** 编译错误 deadlock,阻死 main 进程 */
/** 演示仅有 输入 语句,但没 读取语句 的死锁例子 */
done := make(chan bool)
done <- true /** 输入,一直等待读取,哪怕没读取语句 */
println("完成")
}

演示仅有 读取 语句,但没 输入语句 的死锁例子

func test3() {
/** 编译错误 deadlock,阻死 main 进程 */
/** 演示仅有 读取 语句,但没 输入语句 的死锁例子 */
done := make(chan bool)
<-done /** 读取输出,前面没有输入语句,done 是 empty 的,所以一直等待输入 */ println("完成")
}

演示,协程的阻死,不会影响 main

func test4() {
/** 编译通过 */
/** 演示,协程的阻死,不会影响 main */
done := make(chan bool)
go func() {
<-done /** 一直等待 */
}()
println("完成") /**
* 控制台输出:
* 完成
*/
}

在 test4 的基础上,无缓冲 channel 在协程 go routine 里面阻塞死

func test5() {
/** 编译通过 */
/** 在 test4 的基础上,无缓冲 channel 在协程 go routine 里面阻塞死 */
done := make(chan bool)
go func() {
println("我可能会输出哦") /** 阻塞前的语句 */
done <- true /** 这里阻塞死,但是上面那句有可能输出,见 test3 的结论 */
println("我永远不会输出")
<-done /** 这句也不会走到,除非在别的协程里面读取,或者在 main */
}()
println("完成")
}

编译通过,在 test5 的基础上演示,延时 main 的跑完

func test6() {
/** 编译通过,在 test5 的基础上演示,延时 main 的跑完 */
done := make(chan bool) go func() {
println("我可能会输出哦")
done <- true /** 这里阻塞死 */
println("我永远不会输出")
<-done /** 这句也不会走到 */
}() time.Sleep(time.Second * 1) /** 加入延时 1 秒 */
println("完成") /**
* 控制台输出:
* 我可能会输出哦
* 完成
*/ /**
* 结论:
* 如果在 go routine 中阻塞死,也可能不会把阻塞语句前的内容输出,
* 因为main已经跑完了,所以延时一会,等待 go routine
*/
}

演示无缓冲 channel 在 不同的位置里面接收填充和接收

func test7() {
/** 编译通过,演示无缓冲channel 在 不同的位置里面 接收填充 和 接收*/
done := make(chan bool) go func() {
done <- true /** 直到,<-done 执行,否则这里阻塞死 */
println("我永远不会输出,除非 <-done 执行")
}() <-done /** 这里接收,在输出完成之前,那么上面的语句将会走通 */
println("完成") /**
* 控制台输出:
* 我永远不会输出,除非 <-done 执行
* 完成
*/
}

演示无缓冲 channel 在不同地方接收的影响

func test8() {
/** 编译通过,演示无缓冲 channel 在不同地方接收的影响 */
done := make(chan bool) go func() {
done <- true /** 直到,<-done 执行,否则这里阻塞死 */
println("我永远不会输出,除非 <-done 执行")
}() println("完成")
<-done /** 这里接收,在输出完成之后 */ /**
* 控制台输出:
* 完成
* 我永远不会输出,除非 <-done 执行
*/
}

无缓存的 channel 使用 close 后,不会阻塞

func test9() {
/** 编译通过 */
/** 演示,没缓存的 channel 使用 close 后,不会阻塞 */
done := make(chan bool)
close(done)
// done<-true /** 关闭了的,不能再往里面输入值,否则会 panic */
<-done /** 这句是读取,但是在上面已经关闭 channel 了,不会阻死 */
println("完成")
}

无缓存的 channel,在 go routine 里面使用 close 后,不会阻塞

func test10() {
/** 编译通过 */
/** 演示,没缓存的 channel,在 go routine 里面使用 close 后,不会阻塞 */
done := make(chan bool) go func() {
close(done)
}() //done<-true /** 关闭了的,不能再往里面输入值 */
<-done /** 这句是读取,但是在上面已经关闭 channel 了,不会阻死 */
println("完成")
}

例子 - 有缓冲

有缓冲的 channel 不会阻塞的例子

func test11() {
/** 编译通过 */
/** 有缓冲的 channel 不会阻塞的例子 */
done := make(chan bool, 1)
done <- true
<-done
println("完成")
}

有缓冲的 channel 会阻塞的例子

func test12() {
/** 编译通过 */
/** 有缓冲的 channel 会阻塞的例子 */
done := make(chan bool, 1)
// done<-true /** 注释这句 */
<-done /** 虽然是有缓冲的,但是在没输入的情况下,读取,会阻塞 */
println("完成")
}

有缓冲的 channel 会阻塞的例子

func test13() {
/** 编译不通过 */
/** 有缓冲的 channel 会阻塞的例子 */
done := make(chan bool, 1)
done <- true
done <- false /** 放第二个值的时候,第一个还没被人拿走,这时候才会阻塞,根据缓冲值而定 */
println("完成")
}

有缓冲的 channel 不会阻塞的例子

func test14() {
/** 编译通过 */
/** 有缓冲的 channel 不会阻塞的例子 */
done := make(chan bool, 1)
done <- true /** 不会阻塞在这里,等待读取 */ println("完成")
}

有缓冲的 channel,如果在 go routine 中使用,一定要做适当的延时,否则会输出来不及,因为 main 已经跑完了,所以延时一会,等待 go routine

func test15() {
/** 编译通过 */
/** 有缓冲的channel 在 go routine 里面的例子 */
done := make(chan bool, 1) go func() {
/** 不会阻塞 */
println("我可能会输出哦")
done <- true /** 如果把这个注释,也会导致 <-done 阻塞 */
println("我也可能会输出哦")
<-done
println("别注释 done<-true 哦,不然我就输出不了了")
}() time.Sleep(time.Second * 1) /** 1秒延时,去掉就可能上面的都不会输出也有可以输出,routine 调度 */
println("完成") /**
* 控制台输出:
* 我可能会输出哦
* 我也可能会输出哦
* 完成
*/ /**
* 结论:
* 有缓冲的 channel,如果在 go routine 中使用,一定要做适当的延时,否则会输出来不及,
* 因为 main 已经跑完了,所以延时一会,等待 go routine
*/
}

多 channel 模式

func getMessagesChannel(msg string, delay time.Duration) <-chan string {
c := make(chan string)
go func() {
for i := 1; i <= 3; i++ {
c <- fmt.Sprintf("%s %d", msg, i)
time.Sleep(time.Millisecond * delay) /** 仅仅起到,下一次的 c 在何时输入 */
}
}()
return c
} func test16() {
/** 编译通过 */
/** 复杂的演示例子 */
/** 多 channel 模式 */
c1 := getMessagesChannel("第一", 600)
c2 := getMessagesChannel("第二", 500)
c3 := getMessagesChannel("第三", 5000) /** 层层限制阻塞 */
/** 这个 for 里面会造成等待输入,c1 会阻塞 c2 ,c2 阻塞 c3 */
/** 所以它总是,先输出 c1 然后是 c2 最后是 c3 */
for i := 1; i <= 3; i++ {
/** 每次循环提取一轮,共三轮 */
println(<-c1) /** 除非 c1 有输入值,否则就阻塞下面的 c2,c3 */
println(<-c2) /** 除非 c2 有输入值,否则就阻塞下面的 c3 */
println(<-c3) /** 除非 c3 有输入值,否则就阻塞进入下一轮循环,反复如此 */
} /**
* 这个程序的运行结果,首轮的,第一,第二,第三 很快输出,因为
* getMessagesChannel 函数的延时 在 输入值之后,在第二轮及其之后
* 因为下一个 c3 要等到 5 秒后才能输入,所以会阻塞第二轮循环的开始 5 秒,如此反复。
*/ /** 修改:如果把 getMessagesChannel 里面的延时,放在输入值之前,那么 c3 总是等待 5秒 后输出 */
}

在 test16 基础修改的,复杂演示例,多 channel 的选择,延时在输入之后的情况

func test17() {
/** 编译通过 */
/** 在 test15 基础修改的,复杂演示例子 */
/** 多 channel 的选择,延时在输入之后的情况 */
c1 := getMessagesChannel("第一", 600)
c2 := getMessagesChannel("第二", 500)
c3 := getMessagesChannel("第三", 5000) /** 3x3 次循环,是 9 */
/** select 总是会把最先完成输入的channel输出,而且,互不限制 */
/** c1,c2,c3 每两个互不限制 */
for i := 1; i <= 9; i++ {
select {
case msg := <-c1:
println(msg)
case msg := <-c2:
println(msg)
case msg := <-c3:
println(msg)
}
} /**
* 这个程序的运行结果:
* 第二 1,第三 1,第一 1,第二 2,第一 2,第二 3,第一 3,第三 2,第三 3
*/ /** 分析:前3次输出,“第一”,“第二”,“第三”,都有,而且
* 是随机顺序输出,因为协程的调度,第 4,5,6 次,由于“第二”只延时 500ms,
* 比 600ms 和 5000ms 都要小,那么它先输出,然后是“第一”,此时“第三”还不能输出,
* 因为它还在等 5 秒。此时已经输出 5 次,再过 500ms,"第三"的 5 秒还没走完,所以继续输出"第一",
* 再过 100ms,500+100=600,"第二"也再完成了一次,那么输出。至此,"第一"和"第二"已经
* 把管道的 3 个值全部输出,9-7 = 2,剩下两个是 "第三"。此时,距离首次的 5000ms 完成,
* 还有,500-600-600 = 3800ms,达到后,"第三" 将输出,再过 5 秒,最后一次"第三输出"
*/
}

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