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。

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。)

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) 
  

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:

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。

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。

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
  

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:

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