浅谈Go Channel 高级实践

channel 是 golang 里相当有趣的一个功能，在我使用 golang 编码的经验里，大部分事件都会是在享受 channel 和 goroutine 配合的乐趣。所以本文主要介绍 channel 的一些有趣的用法。

这里有 Oling Cat 翻译的Go编程语言规范里关于 channel（信道）的描述：

信道提供了一种机制，它在两个并发执行的函数之间进行同步，并通过传递（与该信道元素类型相符的）值来进行通信。

这个个描述又乏味、又枯燥。在我第一次阅读的时候，完全不明白这到底是个什么玩意。事实上，可以认为 channel 是一个管道或者先进先出队列，非常简单且轻量。channel 并不是 Golang 首创的。它同样作为内置功能出现在其他语言中。在大多数情况下，它是一个又大、又笨、又复杂的消息队列系统的一个功能。

本文主要讲实践，原理部分会一笔带过，关于 go 语言并发实现和内存模型后续会有文章。

channel 实现的源码不复杂，推荐阅读，https://github.com/golang/go/blob/master/src/runtime/chan.go

channel 是干什么的

意义：channel 是用来通信的

实际上：（数据拷贝了一份，并通过 channel 传递，本质就是个队列）

channel 应该用在什么地方

核心：需要通信的地方

例如以下场景：

• 通知广播
• 交换数据
• 显式同步
• 并发控制
• ...

记住！channel 不是用来实现锁机制的，虽然有些地方可以用它来实现类似读写锁，保护临界区的功能，但不要这么用！

channel 用例实现

超时控制

// 利用 time.After 实现
func main() {
  done := do()
  select {
  case <-done:
    // logic
  case <-time.After(3 * time.Second):
    // timeout
  }
}

func do() <-chan struct{} {
  done := make(chan struct{})
  go func() {
    // do something
    // ...
    done <- struct{}{}
  }()
  return done
}

取最快的结果

比较常见的一个场景是重试，第一个请求在指定超时时间内没有返回结果，这时重试第二次，取两次中最快返回的结果使用。
超时控制在上面有，下面代码部分就简单实现调用多次了。

func main() {
  ret := make(chan string, 3)
  for i := 0; i < cap(ret); i++ {
    go call(ret)
  }
    fmt.Println(<-ret)
}

func call(ret chan<- string) {
  // do something
  // ...
  ret <- "result"
}

限制最大并发数

// 最大并发数为 2
limits := make(chan struct{}, 2)
for i := 0; i < 10; i++ {
  go func() {
    // 缓冲区满了就会阻塞在这
    limits <- struct{}{}
    do()
    <-limits
  }()
}

for...range 优先

for ... range c { do } 这种写法相当于 if _, ok := <-c; ok { do }

func main() {
  c := make(chan int, 20)
  go func() {
    for i := 0; i < 10; i++ {
      c <- i
    }
    close(c)
  }()
  // 当 c 被关闭后，取完里面的元素就会跳出循环
  for x := range c {
    fmt.Println(x)
  }
}

多个 goroutine 同步响应

利用 close 广播

func main() {
  c := make(chan struct{})
  for i := 0; i < 5; i++ {
    go do(c)
  }
  close(c)
}

func do(c <-chan struct{}) {
  // 会阻塞直到收到 close
  <-c
  fmt.Println("hello")
}

非阻塞的 select

select 本身是阻塞的，当所有分支都不满足就会一直阻塞，如果想不阻塞，那么一个什么都不干的 default 分支是最好的选择

select {
case <-done:
  return
default:  
}

for{select{}} 终止

尽量不要用 break label 形式，而是把终止循环的条件放到 for 条件里来实现

for ok {
  select {
  case ch <- 0:
  case <-done:
    ok = false
  }
}

channel 特性

基础特性

操作 值为 nil 的 channel 被关闭的 channel 正常的 channel close panic panic 成功关闭 c<- 永远阻塞 panic 阻塞或成功发送 <-c 永远阻塞 永远不阻塞 阻塞或成功接收

happens-before 特性

1. 无缓冲时，接收 happens-before 发送
2. 任何情况下，发送 happens-before 接收
3. close happens-before 接收

参考

https://go101.org/article/channel.html
https://golang.org/doc/effective_go.html#channels

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。