channel為什麼叫channel（原來channel有這麼多用法）

2023-10-18 10:17:51

這篇文章總結了channel的11種常用操作，以一個更高的視角看待channel，會給大家帶來對channel更全面的認識。

在介紹11種操作前，先簡要介紹下channel的使用場景、基本操作和注意事項。

把channel用在數據流動的地方：

channel存在3種狀態：

channel可進行3種操作：

把這3種操作和3種channel狀態可以組合出9種情況：

操作nil的channel正常channel已關閉channel<- ch阻塞成功或阻塞讀到零值ch <-阻塞成功或阻塞panicclose(ch)panic成功panic

對於nil通道的情況，也並非完全遵循上表，有1個特殊場景：當nil的通道在select的某個case中時，這個case會阻塞，但不會造成死鎖。

參考代碼請看：https://dave.cheney.net/2014/03/19/channel-axioms

下面介紹使用channel的10種常用操作。

場景

當需要不斷從channel讀取數據時。

原理

使用for-range讀取channel，這樣既安全又便利，當channel關閉時，for循環會自動退出，無需主動監測channel是否關閉，可以防止讀取已經關閉的channel，造成讀到數據為通道所存儲的數據類型的零值。

用法

for x := range ch{ fmt.Println(x)}

場景

v,ok := <-ch select操作判斷channel是否關閉

原理

ok的結果和含義：

- `true`：讀到通道數據，不確定是否關閉，可能channel還有保存的數據，但channel已關閉。- `false`：通道關閉，無數據讀到。

從關閉的channel讀值讀到是channel所傳遞數據類型的零值，這個零值有可能是發送者發送的，也可能是channel關閉了。

_, ok := <-ch與select配合使用的，當ok為false時，代表了channel已經close。下面解釋原因，_,ok := <-ch對應的函數是func chanrecv(c *hchan, ep unsafe.Pointer, block bool) (selected, received bool)，入參block含義是當前goroutine是否可阻塞，當block為false代表的是select操作，不可阻塞當前goroutine的在channel操作，否則是普通操作（即_, ok不在select中）。返回值selected代表當前操作是否成功，主要為select服務，返回received代表是否從channel讀到有效值。它有3種返回值情況：

我們考慮_, ok := <-ch和select結合使用的情況。

情況1：當chanrecv返回(false,false)時，本質是select操作失敗了，所以相關的case會阻塞，不會執行，比如下面的代碼：

func main { ch := make(chan int) select { case v, ok := <-ch: fmt.Printf("v: %v, ok: %v\n", v, ok) default: fmt.Println("nothing") }}// 結果：// nothing

情況2：下面的結果會是零值和false：

func main { ch := make(chan int) // 增加關閉 close(ch) select { case v, ok := <-ch: fmt.Printf("v: %v, ok: %v\n", v, ok) }}// v: 0, ok: false

情況3的received為true，即_, ok中的ok為true，不做討論了，只討論ok為false的情況。

最後ok為false的時候，只有情況2，此時channel必然已經關閉，我們便可以在select中用ok判斷channel是否已經關閉。

用法

下面例子展示了，向channel寫數據然後關閉，依然可以從已關閉channel讀到有效數據，但channel關閉且沒有數據時，讀不到有效數據，ok為false，可以確定當前channel已關閉。

// demo_select6.gofunc main { ch := make(chan int, 1) // 發送1個數據關閉channel ch <- 1 close(ch) print("close channel\n") // 不停讀數據直到channel沒有有效數據 for { select { case v, ok := <-ch: print("v: ", v, ", ok:", ok, "\n") if !ok { print("channel is close\n") return } default: print("nothing\n") } }}// 結果// close channel// v: 1, ok:true// v: 0, ok:false// channel is close

更多見golang_step_by_step/channel/ok倉庫中ok和select的示例，或者閱讀channel源碼。

場景

需要對多個通道進行同時處理，但只處理最先發生的channel時

原理

select可以同時監控多個通道的情況，只處理未阻塞的case。當通道為nil時，對應的case永遠為阻塞，無論讀寫。特殊關注：普通情況下，對nil的通道寫操作是要panic的。

用法

// 分配job時，如果收到關閉的通知則退出，不分配jobfunc (h *Handler) handle(job *Job) { select { case h.jobCh<-job: return case <-h.stopCh: return }}

場景

協程對某個通道只讀或只寫時

目的：

用法

// 只有generator進行對outCh進行寫操作，返回聲明// <-chan int，可以防止其他協程亂用此通道，造成隱藏bugfunc generator(int n) <-chan int { outCh := make(chan int) go func{ for i:=0;i<n;i { outCh<-i } } return outCh}// consumer只讀inCh的數據，聲明為<-chan int// 可以防止它向inCh寫數據func consumer(inCh <-chan int) { for x := range inCh { fmt.Println(x) }}

場景

異步

原理

有緩衝通道可供多個協程同時處理，在一定程度可提高並發性。

用法

// 無緩衝ch1 := make(chan int)ch2 := make(chan int, 0)// 有緩衝ch3 := make(chan int, 1)

// 使用5個`do`協程同時處理輸入數據func test { inCh := generator(100) outCh := make(chan int, 10) for i := 0; i < 5; i { go do(inCh, outCh) } for r := range outCh { fmt.Println(r) }}func do(inCh <-chan int, outCh chan<- int) { for v := range inCh { outCh <- v * v }}

場景

需要超時控制的操作

原理

使用select和time.After，看操作和定時器哪個先返回，處理先完成的，就達到了超時控制的效果

用法

func doWithTimeOut(timeout time.Duration) (int, error) { select { case ret := <-do: return ret, nil case <-time.After(timeout): return 0, errors.New("timeout") }}func do <-chan int { outCh := make(chan int) go func { // do work } return outCh}

場景

並不希望在channel的讀寫上浪費時間

原理

是為操作加上超時的擴展，這裡的操作是channel的讀或寫

用法

func unBlockRead(ch chan int) (x int, err error) { select { case x = <-ch: return x, nil case <-time.After(time.Microsecond): return 0, errors.New("read time out") }}func unBlockWrite(ch chan int, x int) (err error) { select { case ch <- x: return nil case <-time.After(time.Microsecond): return errors.New("read time out") }}

註：time.After等待可以替換為default，則是channel阻塞時，立即返回的效果

場景

退出時，顯示通知所有協程退出

原理

所有讀ch的協程都會收到close(ch)的信號

用法

func (h *Handler) Stop { close(h.stopCh) // 可以使用WaitGroup等待所有協程退出}// 收到停止後，不再處理請求func (h *Handler) loop error { for { select { case req := <-h.reqCh: go handle(req) case <-h.stopCh: return } }}

場景

使用channel傳遞信號，而不是傳遞數據時

原理

沒數據需要傳遞時，傳遞空struct

用法

// 上例中的Handler.stopCh就是一個例子，stopCh並不需要傳遞任何數據// 只是要給所有協程發送退出的信號type Handler struct { stopCh chan struct{} reqCh chan *Request}

場景

使用channel傳遞結構體數據時

原理

channel本質上傳遞的是數據的拷貝，拷貝的數據越小傳輸效率越高，傳遞結構體指針，比傳遞結構體更高效

用法

reqCh chan *Request// 好過reqCh chan Request

場景

使用場景有點多，通常是用來獲取結果。

原理

channel可以用來傳遞變量，channel自身也是變量，可以傳遞自己。

用法

下面示例展示了有序展示請求的結果，另一個示例可以見另外文章的版本3。

package mainimport ( "fmt" "math/rand" "sync" "time")func main { reqs := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} // 存放結果的channel的channel outs := make(chan chan int, len(reqs)) var wg sync.WaitGroup wg.Add(len(reqs)) for _, x := range reqs { o := handle(&wg, x) outs <- o } go func { wg.Wait close(outs) } // 讀取結果，結果有序 for o := range outs { fmt.Println(<-o) }}// handle 處理請求，耗時隨機模擬func handle(wg *sync.WaitGroup, a int) chan int { out := make(chan int) go func { time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(3)) * time.Second) out <- a wg.Done } return out}

本文介紹的channel特性，大多在過去的文章中已詳細介紹，可按需求閱讀。

如果這篇文章對你有幫助，不妨關注下我的Github，有文章會收到通知。本文作者：大彬如果喜歡本文，隨意轉載，但請保留此原文連結：http://lessisbetter.site/2019/01/20/golang-channel-all-usage/

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