GO语言：channel通道

系统管理员 2023-10-06 15:22 82阅读 0赞

通道可以被认为是Goroutines通信的管道。类似于管道中的水从一端到另一端的流动，数据可以从一端发送到另一端，通过通道接收。

在前面讲Go语言的并发时候，我们就说过，当多个Goroutine想实现共享数据的时候，虽然也提供了传统的同步机制，但是Go语言强烈建议的是使用Channel通道来实现Goroutines之间的通信。

“不要通过共享内存来通信，而应该通过通信来共享内存” 这是一句风靡golang社区的经典语

Go语言中，要传递某个数据给另一个goroutine(协程)，可以把这个数据封装成一个对象，然后把这个对象的指针传入某个channel中，另外一个goroutine从这个channel中读出这个指针，并处理其指向的内存对象。Go从语言层面保证同一个时间只有一个goroutine能够访问channel里面的数据，为开发者提供了一种优雅简单的工具，所以Go的做法就是使用channel来通信，通过通信来传递内存数据，使得内存数据在不同的goroutine中传递，而不是使用共享内存来通信。

### **一、 什么是通道** ###

#### **1.1 通道的概念** ####

通道是什么，通道就是goroutine之间的通道。它可以让goroutine之间相互通信。

每个通道都有与其相关的类型。该类型是通道允许传输的数据类型。(通道的零值为nil。nil通道没有任何用处，因此通道必须使用类似于map和切片的方法来定义。)

#### **1.2 通道的声明** ####

声明一个通道和定义一个变量的语法一样：

//声明通道
    var 通道名 chan 数据类型
    //创建通道：如果通道为nil(就是不存在)，就需要先创建通道
    通道名 = make(chan 数据类型)

示例代码：

package main
    
    import "fmt"
    
    func main() {
        var a chan int
        if a == nil {
            fmt.Println("channel 是 nil 的, 不能使用，需要先创建通道。。")
            a = make(chan int)
            fmt.Printf("数据类型是： %T", a)
        }
    }

运行结果：

channel 是 nil 的, 不能使用，需要先创建通道。。
    数据类型是： chan int

也可以简短的声明：

a := make(chan int)

#### **1.3 channel的数据类型** ####

channel是引用类型的数据，在作为参数传递的时候，传递的是内存地址。

示例代码：

package main
    
    import (
        "fmt"
    )
    
    func main() {
        ch1 := make(chan int)
        fmt.Printf("%T,%p\n",ch1,ch1)
    
        test1(ch1)
    
    }
    
    func test1(ch chan int){
        fmt.Printf("%T,%p\n",ch,ch)
    }

运行结果：

![819a424631494d05bf13acfd0b67cd25.png][]

我们能够看到，ch和ch1的地址是一样的，说明它们是同一个通道。

#### **1.4 通道的注意点** ####

Channel通道在使用的时候，有以下几个注意点：

*  1.用于goroutine，传递消息的。
 *  2.通道，每个都有相关联的数据类型,nil chan，不能使用，类似于nil map，不能直接存储键值对
 *  3.使用通道传递数据：<- chan <- data,发送数据到通道。向通道中写数据 data <- chan,从通道中获取数据。从通道中读数据
 *  4.阻塞： 发送数据：chan <- data,阻塞的，直到另一条goroutine，读取数据来解除阻塞 读取数据：data <- chan,也是阻塞的。直到另一条goroutine，写出数据解除阻塞。
 *  5.本身channel就是同步的，意味着同一时间，只能有一条goroutine来操作。

最后：通道是goroutine之间的连接，所以通道的发送和接收必须处在不同的goroutine中。

### **二、通道的使用语法** ###

#### **2.1 发送和接收** ####

发送和接收的语法：

data := <- a // read from channel a  
    a <- data // write to channel a

在通道上箭头的方向指定数据是发送还是接收。

另外：

v, ok := <- a //从一个channel中读取

#### **2.2 发送和接收默认是阻塞的** ####

一个通道发送和接收数据，默认是阻塞的。当一个数据被发送到通道时，在发送语句中被阻塞，直到另一个Goroutine从该通道读取数据。相对地，当从通道读取数据时，读取被阻塞，直到一个Goroutine将数据写入该通道。

这些通道的特性是帮助Goroutines有效地进行通信，而无需像使用其他编程语言中非常常见的显式锁或条件变量。

示例代码：

package main
    
    import "fmt"
    
    func main() {
        var ch1 chan bool       //声明，没有创建
        fmt.Println(ch1)        //<nil>
        fmt.Printf("%T\n", ch1) //chan bool
        ch1 = make(chan bool)   //0xc0000a4000,是引用类型的数据
        fmt.Println(ch1)
    
        go func() {
            for i := 0; i < 10; i++ {
                fmt.Println("子goroutine中，i：", i)
            }
            // 循环结束后，向通道中写数据，表示要结束了。。
            ch1 <- true
    
            fmt.Println("结束。。")
    
        }()
    
        data := <-ch1 // 从ch1通道中读取数据
        fmt.Println("data-->", data)
        fmt.Println("main。。over。。。。")
    }

运行结果：

![c430b464fb0140508164474e58dd2866.png][]

在上面的程序中，我们先创建了一个chan bool通道。然后启动了一条子Goroutine，并循环打印10个数字。然后我们向通道ch1中写入输入true。然后在主goroutine中，我们从ch1中读取数据。这一行代码是阻塞的，这意味着在子Goroutine将数据写入到该通道之前，主goroutine将不会执行到下一行代码。因此，我们可以通过channel实现子goroutine和主goroutine之间的通信。当子goroutine执行完毕前，主goroutine会因为读取ch1中的数据而阻塞。从而保证了子goroutine会先执行完毕。这就消除了对时间的需求。在之前的程序中，我们要么让主goroutine进入睡眠，以防止主要的Goroutine退出。要么通过WaitGroup来保证子goroutine先执行完毕，主goroutine才结束。

示例代码：以下代码加入了睡眠，可以更好的理解channel的阻塞

package main
    
    import (
        "fmt"
        "time"
    )
    
    func main() {
        ch1 := make(chan int)
        done := make(chan bool) // 通道
        go func() {
            fmt.Println("子goroutine执行。。。")
            time.Sleep(3 * time.Second)
            data := <-ch1 // 从通道中读取数据
            fmt.Println("data：", data)
            done <- true
        }()
        // 向通道中写数据。。
        time.Sleep(5 * time.Second)
        ch1 <- 100
    
        <-done
        fmt.Println("main。。over")
    
    }

运行结果：

再一个例子，这个程序将打印一个数字的个位数的平方和。

package main
    
    import (  
        "fmt"
    )
    
    func calcSquares(number int, squareop chan int) {  
        sum := 0
        for number != 0 {
            digit := number % 10
            sum += digit * digit
            number /= 10
        }
        squareop <- sum
    }
    
    func calcCubes(number int, cubeop chan int) {  
        sum := 0 
        for number != 0 {
            digit := number % 10
            sum += digit * digit * digit
            number /= 10
        }
        cubeop <- sum
    } 
    func main() {  
        number := 589
        sqrch := make(chan int)
        cubech := make(chan int)
        go calcSquares(number, sqrch)
        go calcCubes(number, cubech)
        squares, cubes := <-sqrch, <-cubech
        fmt.Println("Final output", squares + cubes)
    }

运行结果：

Final output 1536

**2.3 死锁**

使用通道时要考虑的一个重要因素是死锁。如果Goroutine在一个通道上发送数据，那么预计其他的Goroutine应该接收数据。如果这种情况不发生，那么程序将在运行时出现死锁。

类似地，如果Goroutine正在等待从通道接收数据，那么另一些Goroutine将会在该通道上写入数据，否则程序将会死锁。

示例代码：

package main
    
    func main() {  
        ch := make(chan int)
        ch <- 5
    }

报错：

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
    
    goroutine 1 [chan send]:
    main.main()
        /Users/ruby/go/src/l_goroutine/demo08_chan.go:5 +0x50

> 在主流的编程语言中为了保证多线程之间共享数据安全性和一致性，都会提供一套基本的同步工具集，如锁，条件变量，原子操作等等。Go语言标准库也毫不意外的提供了这些同步机制，使用方式也和其他语言也差不多。除了这些基本的同步手段，Go语言还提供了一种新的同步机制: Channel，它在Go语言中是一个像int, float32等的基本类型，一个channel可以认为是一个能够在多个Goroutine之间传递某一类型的数据的管道。Go中的channel无论是实现机制还是使用场景都和Java中的BlockingQueue很接近。

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