golang goroutines 协程 channel 通道

goroutine 是轻量级线程，goroutine 的调度是由 Golang 运行时进行管理的。

goroutine 语法格式：

go 函数名( 参数列表 )

例如：

go f(x, y, z)

开启一个新的 goroutine:

f(x, y, z)

Go 允许使用 go 语句开启一个新的运行期线程， 即 goroutine，以一个不同的、新创建的 goroutine 来执行一个函数。 同一个程序中的所有 goroutine 共享同一个地址空间。

通道（channel）

通道（channel）是用来传递数据的一个数据结构。

通道可用于两个 goroutine 之间通过传递一个指定类型的值来同步运行和通讯。操作符 <- 用于指定通道的方向，发送或接收。如果未指定方向，则为双向通道。

ch <- v    // 把 v 发送到通道 ch
v := <-ch  // 从 ch 接收数据
           // 并把值赋给 v

声明一个通道很简单，我们使用chan关键字即可，通道在使用前必须先创建：

ch := make(chan int)

注意：默认情况下，通道是不带缓冲区的。发送端发送数据，同时必须有接收端相应的接收数据。

以下实例通过两个 goroutine 来计算数字之和，在 goroutine 完成计算后，它会计算两个结果的和：

ackage main

import "fmt"

func sum(s []int, c chan int) {
        sum := 0
        for _, v := range s {
                sum += v
        }
        c <- sum // 把 sum 发送到通道 c
}

func main() {
        s := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0}

        c := make(chan int)
        go sum(s[:len(s)/2], c)
        go sum(s[len(s)/2:], c)
        x, y := <-c, <-c // 从通道 c 中接收

        fmt.Println(x, y, x+y)
}

输出结果为：

-5 17 12

通道缓冲区

通道可以设置缓冲区，通过 make 的第二个参数指定缓冲区大小：

ch := make(chan int, 100)

带缓冲区的通道允许发送端的数据发送和接收端的数据获取处于异步状态，就是说发送端发送的数据可以放在缓冲区里面，可以等待接收端去获取数据，而不是立刻需要接收端去获取数据。

不过由于缓冲区的大小是有限的，所以还是必须有接收端来接收数据的，否则缓冲区一满，数据发送端就无法再发送数据了。

注意：如果通道不带缓冲，发送方会阻塞直到接收方从通道中接收了值。如果通道带缓冲，发送方则会阻塞直到发送的值被拷贝到缓冲区内；如果缓冲区已满，则意味着需要等待直到某个接收方获取到一个值。接收方在有值可以接收之前会一直阻塞。

实例

package main

import "fmt"

func main() {
    // 这里我们定义了一个可以存储整数类型的带缓冲通道
        // 缓冲区大小为2
        ch := make(chan int, 2)

        // 因为 ch 是带缓冲的通道，我们可以同时发送两个数据
        // 而不用立刻需要去同步读取数据
        ch <- 1
        ch <- 2

        // 获取这两个数据
        fmt.Println(<-ch)
        fmt.Println(<-ch)
}

执行输出结果为：

1
2

Go 遍历通道与关闭通道

Go 通过 range 关键字来实现遍历读取到的数据，类似于与数组或切片。格式如下：

v, ok := <-ch

如果通道接收不到数据后 ok 就为 false，这时通道就可以使用 close() 函数来关闭。

实例

package main

import (
        "fmt"
)

func fibonacci(n int, c chan int) {
        x, y := 0, 1
        for i := 0; i < n; i++ {
                c <- x
                x, y = y, x+y
        }
        close(c)
}

func main() {
        c := make(chan int, 10)
        go fibonacci(cap(c), c)
        // range 函数遍历每个从通道接收到的数据，因为 c 在发送完 10 个
        // 数据之后就关闭了通道，所以这里我们 range 函数在接收到 10 个数据
        // 之后就结束了。如果上面的 c 通道不关闭，那么 range 函数就不
        // 会结束，从而在接收第 11 个数据的时候就阻塞了。
        for i := range c {
                fmt.Println(i)
        }
}

执行输出结果为：

0
1
1
2
3
5
8
13
21
34

Range

for …… range语句可以处理Channel。

func main() {
    go func() {
        time.Sleep(1 * time.Hour)
    }()
    c := make(chan int)
    go func() {
        for i := 0; i < 10; i = i + 1 {
            c <- i
        }
        close(c)
    }()
    for i := range c {
        fmt.Println(i)
    }
    fmt.Println("Finished")
}

注意点:range c产生的迭代值为Channel中发送的值，它会一直迭代直到channel被关闭。上面的例子中如果把close(c)注释掉，程序会一直阻塞在for …… range那一行。

https://gobyexample-cn.github.io/goroutines

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func f(from string) {
    for i := 0; i < 3; i++ {
        fmt.Println(from, ":", i)
    }
}

func main() {

    f("direct")

    go f("goroutine")

    go func(msg string) {
        fmt.Println(msg)
    }("going")

    time.Sleep(time.Second)
    fmt.Println("done")
}

通道(channels) 是连接多个协程的管道。 你可以从一个协程将值发送到通道，然后在另一个协程中接收。

默认发送和接收操作是阻塞的，直到发送方和接收方都就绪。 这个特性允许我们，不使用任何其它的同步操作， 就可以在程序结尾处等待消息 "ping"。

package main

import "fmt"

func main() {

    messages := make(chan string)

    go func() { messages <- "ping" }()

    msg := <-messages
    fmt.Println(msg)
}

通道同步

我们可以使用通道来同步协程之间的执行状态。 这儿有一个例子，使用阻塞接收的方式，实现了等待另一个协程完成。 如果需要等待多个协程，WaitGroup 是一个更好的选择。

我们将要在协程中运行这个函数。 done 通道将被用于通知其他协程这个函数已经完成工作，

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func worker(done chan bool) {
    fmt.Print("working...")
    time.Sleep(time.Second)
    fmt.Println("done")

    done <- true
}

func main() {

    done := make(chan bool, 1)
    go worker(done)

    <-done //程序将一直阻塞，直至收到 worker 使用通道发送的通知。

}

如果你把 <- done 这行代码从程序中移除， 程序甚至可能在 worker 开始运行前就结束了

通道方向 channel Directions

当使用通道作为函数的参数时，你可以指定这个通道是否为只读或只写。 该特性可以提升程序的类型安全。

ping 函数定义了一个只能发送数据的（只写）通道。 尝试从这个通道接收数据会是一个编译时错误。

pong 函数接收两个通道，pings 仅用于接收数据（只读），pongs 仅用于发送数据（只写）

package main

import "fmt"

func ping(pings chan<- string, msg string) {
    pings <- msg
}

func pong(pings <-chan string, pongs chan<- string) {
    msg := <-pings
    pongs <- msg
}

func main() {
    pings := make(chan string, 1)
    pongs := make(chan string, 1)
    ping(pings, "passed message")
    pong(pings, pongs)
    fmt.Println(<-pongs)
}

单向channel变量的声明非常简单，如下：

var ch1 chan int       // ch1是一个正常的channel，不是单向的

var ch2 chan<- float64 // ch2是单向channel，只用于写float64数据

var ch3 <-chan int     // ch3是单向channel，只用于读取int数据

chan<- 表示数据进入管道，要把数据写进管道，对于调用者就是输出。

<-chan 表示数据从管道出来，对于调用者就是得到管道的数据，当然就是输入。

可以将 channel 隐式转换为单向队列，只收或只发，不能将单向 channel 转换为普通 channel：

package main

import "fmt"

//chan<- 只写
func counter(out chan<- int) {
    defer close(out)

    for i := 0; i < 5; i++ {
        fmt.Println("生产:", i)
        out <- i //如果对方不读，会阻塞
    }
}

//<- chan 只读
func printer(in <-chan int) {
    for num := range in {

        fmt.Println("读", num)

    }
}
func main() {
    c := make(chan int) //读写

    go counter(c) //生产者

    printer(c) //消费者

    fmt.Println("over")
}

生产: 0

生产: 1

读 0

读 1

生产: 2

生产: 3

读 2

读 3

生产: 4

读 4

over

 

有个问题，上面的生产者close掉了，为什么还能读？ 如果我们注释掉defer 会发生什么？

首先回答第二个问题：会发生deadlock。第1个问题为什么还能读 ，要看close做了什么。

 

close

内建的close方法可以用来关闭channel。

总结一下channel关闭后sender的receiver操作。
如果channel c已经被关闭,继续往它发送数据会导致panic: send on closed channel:

import "time"
func main() {
    go func() {
        time.Sleep(time.Hour)
    }()
    c := make(chan int, 10)
    c <- 1
    c <- 2
    close(c)
    c <- 3
}

但是从这个关闭的channel中不但可以读取出已发送的数据，还可以不断的读取零值:

c := make(chan int, 10)
c <- 1
c <- 2
close(c)
fmt.Println(<-c) //1
fmt.Println(<-c) //2
fmt.Println(<-c) //0
fmt.Println(<-c) //0

但是如果通过range读取，channel关闭后for循环会跳出：

c := make(chan int, 10)
c <- 1
c <- 2
close(c)
for i := range c {
    fmt.Println(i)
}

通过i, ok := <-c可以查看Channel的状态，判断值是零值还是正常读取的值。

c := make(chan int, 10)
close(c)
i, ok := <-c
fmt.Printf("%d, %t", i, ok) //0, false

 

 

 

通道选择器

Go 的 选择器（select） 让你可以同时等待多个通道操作。 将协程、通道和选择器结合，是 Go 的一个强大特性。

 

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {

    c1 := make(chan string)
    c2 := make(chan string)

    go func() {
        time.Sleep(1 * time.Second)
        c1 <- "one"
    }()
    go func() {
        time.Sleep(2 * time.Second)
        c2 <- "two"
    }()

    for i := 0; i < 2; i++ {
        select {
        case msg1 := <-c1:
            fmt.Println("received", msg1)
        case msg2 := <-c2:
            fmt.Println("received", msg2)
        }
    }
}

 go run select.go 
received one
received two

注意，程序总共仅运行了两秒左右。因为 1 秒 和 2 秒的 Sleeps 是并发执行的

golang select https://go.dev/ref/spec#Select_statements

Select statements

A "select" statement chooses which of a set of possible send or receive operations will proceed. It looks similar to a "switch" statement but with the cases all referring to communication operations.

SelectStmt = "select" "{" { CommClause } "}" .
CommClause = CommCase ":" StatementList .
CommCase   = "case" ( SendStmt | RecvStmt ) | "default" .
RecvStmt   = [ ExpressionList "=" | IdentifierList ":=" ] RecvExpr .
RecvExpr   = Expression .

A case with a RecvStmt may assign the result of a RecvExpr to one or two variables, which may be declared using a short variable declaration. The RecvExpr must be a (possibly parenthesized) receive operation. There can be at most one default case and it may appear anywhere in the list of cases.

Execution of a "select" statement proceeds in several steps:

1. For all the cases in the statement, the channel operands of receive operations and the channel and right-hand-side expressions of send statements are evaluated exactly once, in source order, upon entering the "select" statement. The result is a set of channels to receive from or send to, and the corresponding values to send. Any side effects in that evaluation will occur irrespective of which (if any) communication operation is selected to proceed. Expressions on the left-hand side of a RecvStmt with a short variable declaration or assignment are not yet evaluated.
2. If one or more of the communications can proceed, a single one that can proceed is chosen via a uniform pseudo-random selection. Otherwise, if there is a default case, that case is chosen. If there is no default case, the "select" statement blocks until at least one of the communications can proceed.
3. Unless the selected case is the default case, the respective communication operation is executed.
4. If the selected case is a RecvStmt with a short variable declaration or an assignment, the left-hand side expressions are evaluated and the received value (or values) are assigned.
5. The statement list of the selected case is executed.

Since communication on nil channels can never proceed, a select with only nil channels and no default case blocks forever.

var a []int
var c, c1, c2, c3, c4 chan int
var i1, i2 int
select {
case i1 = <-c1:
	print("received ", i1, " from c1\n")
case c2 <- i2:
	print("sent ", i2, " to c2\n")
case i3, ok := (<-c3):  // same as: i3, ok := <-c3
	if ok {
		print("received ", i3, " from c3\n")
	} else {
		print("c3 is closed\n")
	}
case a[f()] = <-c4:
	// same as:
	// case t := <-c4
	//	a[f()] = t
default:
	print("no communication\n")
}

for {  // send random sequence of bits to c
	select {
	case c <- 0:  // note: no statement, no fallthrough, no folding of cases
	case c <- 1:
	}
}

select {}  // block forever

这篇文章：https://www.runoob.com/w3cnote/go-channel-intro.html