信道(Channel)
信道(Channel)可以被认为是协程之间通信的管道。数据可以从信道的一端发送并在另一端接收。
默认为同步模式,需要发送和接收配对。否则会被阻塞,直到另外的信道准备好后被唤醒。
信道分为无缓冲信道和有缓冲信道
无缓冲信道:信道是同步的,接收前没有能力保存任何值。这种类型的信道只有发送和接收同时准备好,才能进行下次信道的操作,否则会导致阻塞。
有缓冲信道:信道是异步的,是一种在被创建时就被开辟了能存储一个或者多个值的信道。这种类型并不要求发送与接收同时进行。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。
发送与接收默认是阻塞的(同步的)。这是什么意思?当把数据发送到信道时,程序控制会在发送数据的语句处发生阻塞,直到有其它 Go 协程从信道读取到数据,才会解除阻塞。
与此类似,当读取信道的数据时,如果没有其它的协程把数据写入到这个信道,那么读取过程就会一直阻塞着。
信道的这种特性能够帮助 Go 协程之间进行高效的通信,不需要用到其他编程语言常见的显式锁或条件变量。
信道声明
var ch chan T
我们声明了一个T类型的名称叫做ch的信道
信道的 0 值为 nil。我们需要通过内置函数 make 来创建一个信道,就像创建 map 和 slice 一样。
无缓冲信道
ch := make(chan T)
有缓冲信道
ch := make(chan T,cap)
(1)信道的创建
//内置类型channel var a chan int if a == nil { a = make(chan int) fmt.Printf("%T ", a) //chan int } //自定义类型channel var p chan person if p == nil { p = make(chan person) //chan main.person fmt.Printf("%T ", p) }
(2)通过信道发送和接收数据
注意:发送和接收默认是阻塞的
data := <- a // 从信道 a 中读取数据并将读取的值赋值给变量 data 。 a <- data // 向信道 a 中写入数据。
package main import ( "fmt" "time" ) func hello(done chan bool) { fmt.Println("hello go routine is going to sleep") time.Sleep(4 * time.Second) //只有写数据后才能继续执行 done <- true fmt.Println("hello go routine awake and going to write to done") } func main() { done := make(chan bool) go hello(done) <-done fmt.Println("Main received data") }
(4)死锁
当 Go 协程给一个信道发送数据时,照理说会有其他 Go 协程来接收数据。如果没有的话,程序就会在运行时触发 panic,形成死锁。
同理,当有 Go 协程等着从一个信道接收数据时,我们期望其他的 Go 协程会向该信道写入数据,要不然程序就会触发 panic。
package main func main() { ch := make(chan int) ch <- 5 }
(5)单向信道与双向信道
双向信道:即通过信道既能发送数据,又能接收数据。
单向信道:信道只能发送或者接收数据。
单向信道:
package main import "fmt" func sendData(sendch chan<- int) { sendch <- 10 } func main() { sendch := make(chan<- int) go sendData(sendch) fmt.Println(<-sendch) }
chan<- int 定义了唯送信道,因为箭头指向了 chan。我们在主函数中试图通过唯送信道接收数据,于是编译器报错:
invalid operation: <-sendch (receive from send-only type chan<- int)
一切都很顺利,只不过一个不能读取数据的唯送信道究竟有什么意义呢?
这就需要用到信道转换(Channel Conversion)了。把一个双向信道转换成唯送信道或者唯收(Receive Only)信道都是行得通的,但是反过来就不行。
package main import "fmt" func sendData(sendch chan<- int) { sendch <- 10 } func main() { cha1 := make(chan int) go sendData(cha1) fmt.Println(<-cha1) }
我们创建了一个双向信道 cha1。 cha1 作为参数传递给了 sendData 协程。函数 sendData 里的参数 sendch chan<- int 把 cha1 转换为一个唯送信道。
于是该信道在 sendData 协程里是一个唯送信道,而在 Go 主协程里是一个双向信道。该程序最终打印输出 10。
(6)关闭信道
数据发送方可以关闭信道,通知接收方这个信道不再有数据发送过来。
当从信道接收数据时,接收方可以多用一个变量来检查信道是否已经关闭。
v, ok := <- ch
上面的语句里,如果成功接收信道所发送的数据,那么 ok 等于 true。而如果 ok 等于 false,说明我们试图读取一个关闭的通道。
从关闭的信道读取到的值会是该信道类型的零值。例如,当信道是一个 int 类型的信道时,那么从关闭的信道读取的值将会是 0。
package main import ( "fmt" ) func producer(chnl chan int) { for i := 0; i < 10; i++ { chnl <- i } close(chnl) } func main() { ch := make(chan int) go producer(ch) for { v, ok := <-ch if ok == false { break } fmt.Println("Received ", v, ok) } }
在上述的程序中,producer 协程会从 0 到 9 写入信道 chn1,然后关闭该信道。
主函数有一个无限的 for 循环,使用变量 ok检查信道是否已经关闭。如果 ok 等于 false,说明信道已经关闭,于是退出 for 循环。
如果 ok 等于 true,会打印出接收到的值和 ok 的值。
(7)遍历信道
信道支持range for遍历
package main import ( "fmt" "time" ) func producer(chnl chan int) { defer close(chnl) //程序执行结束关闭信道 for i := 0; i < 10; i++ { time.Sleep(300 * time.Millisecond) //一秒写一次 chnl <- i //写操作 } } func main() { ch := make(chan int) go producer(ch) //接收ch信道中的数据,直到该信道关闭。 for v := range ch { fmt.Println(v) } }
也可以自定for循环遍历信道
for { v, ok := <-ch //读操作 fmt.Println(v, ok) if ok == false { //当读取不到数据跳出循环 break } }