淺談GO中的Channel以及死鎖的造成

更新時(shí)間：2022年03月18日 16:02:16 作者：Sirius_7

本文主要介紹了淺談GO中的Channel以及死鎖的造成，文中根據(jù)實(shí)例編碼詳細(xì)介紹的十分詳盡，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

寫在前面

這篇文章的誕生要感謝MIT 6.284課程。在其中一節(jié)課中，談到了多線程的協(xié)同的一些問題，其中就涉及到了channel這個(gè)概念，并由一段代碼引發(fā)思考并逐漸深入得到了這篇文章。

引子

課程中有一段代碼如下：

在這里插入圖片描述

其大致含義是：代碼背景是在進(jìn)行多線程網(wǎng)絡(luò)爬蟲頁(yè)面url，master線程啟動(dòng)后，從channel通道中讀取當(dāng)前頁(yè)面的所有url即urls，接著再對(duì)這個(gè)urls中的每一個(gè)url進(jìn)行爬蟲讀取新頁(yè)面中的urls（即執(zhí)行g(shù)o worker(u, ch ,fetcher)），每啟動(dòng)一個(gè)worker線程便開始向channel中寫入該url指向頁(yè)面中所有包含的urls，以供master線程讀取。

問題拋出

那么問題來了，為什么第一層for循環(huán)不會(huì)range完ch之后便直接結(jié)束循環(huán)，還需要利用局部變量n來根據(jù)特定情況跳出循環(huán)？

問題解釋

課程上的解釋是，這個(gè)range會(huì)一直阻塞，但并未提出解釋。其實(shí)，這里很容易分析，因?yàn)楫?dāng)前的channel是一個(gè)無緩沖通道。所謂無緩沖通道，簡(jiǎn)單的講就是兩個(gè)線程對(duì)channel進(jìn)行操作，一個(gè)讀，一個(gè)寫，永遠(yuǎn)都只能是寫一個(gè)，讀一個(gè)按照這樣的順序進(jìn)行。更詳細(xì)一些的話，讀的那個(gè)線程會(huì)一直阻塞，直到寫的線程向channel中寫入一個(gè)數(shù)據(jù)。反之亦然，寫的線程在完成一次寫操作之后，也會(huì)一直阻塞直到另外一個(gè)線程完成對(duì)該channel的讀取操作。上述情況只有一種例外狀況，那就是該channel通道被某個(gè)線程close掉了：close(channel)。

而這里的range其實(shí)不太等同于對(duì)數(shù)組的range，這里的range實(shí)質(zhì)上為對(duì)channel通道的讀取。所以，在并未有認(rèn)為close通道的前提下，該for循環(huán)會(huì)一直阻塞，不會(huì)退出，于是需要設(shè)定一個(gè)局部狀態(tài)量n讓其退出循環(huán)，保證程序的正常運(yùn)行。當(dāng)然我們也可以通過close其channel來實(shí)現(xiàn)，不過我認(rèn)為close的時(shí)機(jī)可能不是非常容易把握。

繼續(xù)深入

完成上述思考之后，對(duì)channel進(jìn)行了較為的深入的分析，當(dāng)然分析是以具體的實(shí)驗(yàn)展開的。給出下述實(shí)驗(yàn)代碼：

func main() {
    test()
}

func test()  {
	ch := make(chan int,4)

	go func() {
		ch <- 1
		ch <- 2
		ch <- 3
		ch <- 4
	}()

	//go func() {
	for a := range ch {
		fmt.Print(a)
	}
	//}()

	fmt.Print("test is over")
}

執(zhí)行結(jié)果直接報(bào)錯(cuò)，顯示：fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
即：出現(xiàn)死鎖。
為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？
首先我們來分析一下這段代碼的目的：利用channel通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，一個(gè)線程向channel通道中寫入數(shù)據(jù)，另外一個(gè)讀取。為什么會(huì)出現(xiàn)死鎖呢？

首先我們分析一下當(dāng)前程序有多少個(gè)線程在執(zhí)行，main函數(shù)是主線程，調(diào)用test函數(shù)之后，主線程進(jìn)入了test函數(shù)中繼續(xù)運(yùn)行。而在test函數(shù)中，采用閉包函數(shù)或者說匿名函數(shù)的方法新開了一個(gè)線程，即goroutine去向已經(jīng)生成的無緩沖通道中發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送的過程并非是主線程的任務(wù)，所以主線程在執(zhí)行完go func之后馬上跳過繼續(xù)執(zhí)行下面的for循環(huán)，也就是要將channel中的數(shù)據(jù)讀取出來。

for a := range ch {
		fmt.Print(a)
	}

這時(shí)，問題來了?，F(xiàn)在兩個(gè)線程，主線程讀，另外一個(gè)寫。在另外一個(gè)線程完成最后一個(gè)寫之后，主線程開始阻塞等待新的寫操作，而主線程一旦阻塞整個(gè)test函數(shù)也無法結(jié)束，所以導(dǎo)致了死鎖的產(chǎn)生，主線程一直被阻塞。

明白了上述原因之后，解決方法便很簡(jiǎn)單了，將從channel中讀數(shù)據(jù)的任務(wù)交給另外一個(gè)線程，而非主線程，主線程直接調(diào)用完test函數(shù)之后馬上結(jié)束，其他兩個(gè)線程的死活都不會(huì)影響到程序本身的運(yùn)行，即主線程的運(yùn)行。如下：

func main() {
    test()
}

func test()  {
	ch := make(chan int,4)

	go func() {
		ch <- 1
		ch <- 2
		ch <- 3
		ch <- 4
	}()

	go func() {
	for a := range ch {
		fmt.Print(a)
	}
	}()

	fmt.Print("test is over")
}

當(dāng)然這種方法是偷懶的，這樣的操作有可能導(dǎo)致內(nèi)存溢出等情況發(fā)生，所以最好還是讓發(fā)送數(shù)據(jù)的線程在發(fā)送完之后將channel關(guān)閉，如下所示：

func main() {
    test()
    time.Sleep(time.Second)
}

func test()  {
	ch := make(chan int,4)

	go func() {
		ch <- 1
		ch <- 2
		ch <- 3
		ch <- 4
		close(ch)
	}()

	go func() {
	for a := range ch {
		fmt.Print(a)
	}
	}()

	fmt.Print("test is over")
}

輸出為：