前言

本文介紹的內容是 Go 并發(fā)模塊的兩個重要角色 → goroutine 與 channel。如果本文對你有幫助，不妨點個贊，如果你是 Go 語言初學者，不妨點個關注，一起成長一起進步，如果本文有錯誤的地方，歡迎指出！

Go 語言的 CSP 并發(fā)模型的實現(xiàn)包含兩個主要組成部分：一個是 Goroutine，另一個是 channel。本文將會介紹它們的基本用法和注意事項。

Goroutine

Goroutine 是 Go 應用的基本執(zhí)行單元，它是一種輕量的用戶級線程，其底層是通過 coroutine（協(xié)程）去實現(xiàn)的并發(fā)。眾所周知，協(xié)程是一種運行在用戶態(tài)的用戶線程，因此 Goroutine 也是被調度于 Go 程序運行時。

基本用法

語法：go + 函數(shù)/方法

通過 go 關鍵字 + 函數(shù)/方法 可以創(chuàng)建一個 Goroutine。

代碼示例：

import (
   "fmt"
   "time"
)
func printGo() {
   fmt.Println("具名函數(shù)")
}
type G struct {
}
func (g G) g() {
   fmt.Println("方法")
}
func main() {
   // 基于具名函數(shù)創(chuàng)建 goroutine
   go printGo()
   // 基于方法創(chuàng)建 goroutine
   g := G{}
   go g.g()
   // 基于匿名函數(shù)創(chuàng)建 goroutine
   go func() {
      fmt.Println("匿名函數(shù)")
   }()
   // 基于閉包創(chuàng)建 goroutine
   i := 0
   go func() {
      i++
      fmt.Println("閉包")
   }()
   time.Sleep(time.Second) // 避免 main goroutine 結束后，其創(chuàng)建的 goroutine 來不及運行，因此在此休眠 1 秒
}

執(zhí)行結果：

閉包
具名函數(shù)
方法
匿名函數(shù)

當多個 Goroutine 存在時，它們的執(zhí)行順序是不固定的。因此每次打印的結果都不相同。

由代碼可知，通過 go 關鍵字，我們可以基于 具名函數(shù) / 方法 創(chuàng)建 goroutine，也可以基于 匿名函數(shù) / 閉包 創(chuàng)建 goroutine。

那么 Goroutine 是如何退出的呢？正常情況下，只要 Goroutine 函數(shù)執(zhí)行結束，或者執(zhí)行返回，意味著 Goroutine 的退出。如果 Goroutine 的函數(shù)或方法有返回值，在 Goroutine 退出時會將其忽略。

channel

channel 在 Go 并發(fā)模型中扮演者重要的角色。它可以用于實現(xiàn) Goroutine 間的通信，也可以用來實現(xiàn) Goroutine 間的同步。

channel 的基本操作

channel 是一種復合數(shù)據(jù)類型，聲明時需要指定 channel 里元素的類型。

聲明語法：var ch chan string

通過上述代碼聲明一個元素類型為 string 的 channel，其只能存放 string 類型的元素。channel 是引用類型，必須初始化才能寫入數(shù)據(jù)，通過 make 的方式初始化。

import (
   "fmt"
)
func main() {
   var ch chan string
   ch = make(chan string, 1)
   // 打印 chan 的地址
   fmt.Println(ch)
   // 向 ch 發(fā)送 "Go" 數(shù)據(jù)
   ch <- "Go"
   // 從 ch 中接收數(shù)據(jù)
   s := <-ch
   fmt.Println(s) // Go
}

通過 ch <- xxx 可以向 channel 變量 ch 發(fā)送數(shù)據(jù)，通過 x := <- ch 可以從 channel 變量 ch 中接收數(shù)據(jù)。

帶緩沖 channel 與無緩沖 channel

如果初始化 channel 時，不指定容量時，則創(chuàng)建的是一個無緩沖的 channel：

ch := make(chan string)

無緩沖的 channel 的發(fā)送與接收操作是同步的，在執(zhí)行發(fā)送操作之后，對應 Goroutine 將會阻塞，直到有另一個 Goroutine 去執(zhí)行接收操作，反之亦然。如果將發(fā)送操作和執(zhí)行操作放在同一個 Goroutine 下進行，會發(fā)生什么操作呢？看看下述代碼：

import (
   "fmt"
)
func main() {
   ch := make(chan int)
   // 發(fā)送數(shù)據(jù)
   ch <- 1 // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
   // 接收數(shù)據(jù)
   n := <-ch
   fmt.Println(n)
}

程序運行之后，會在 ch <- 處得到 fatal error，提示所有的 Goroutine 處于休眠狀態(tài)，也就是死鎖了。為避免這種情況，我們需要將 channel 的發(fā)送操作和接收操作放到不同的 Goroutine 中執(zhí)行。

import (
   "fmt"
)
func main() {
   ch := make(chan int)
   go func() {
      // 發(fā)送數(shù)據(jù)
      ch <- 1
   }()
   // 接收數(shù)據(jù)
   n := <-ch
   fmt.Println(n) // 1
}

由上述例子可以得出結論：無緩沖 channel 的發(fā)送與接收操作，一定要放在兩個不同的 Goroutine 中進行，否則會發(fā)生 deadlock 形象。

如果指定容量，則創(chuàng)建的是一個帶緩沖的 channel：

ch := make(chan string, 5)

有緩沖的 channel 與無緩沖的 chennel 有所區(qū)別，執(zhí)行發(fā)送操作時，只要 channel 的緩沖區(qū)未滿，Goroutine 不會掛起，直到緩沖區(qū)滿時，再向 channel 執(zhí)行發(fā)送操作，才會導致 Goroutine 掛起。代碼示例：

func main() {
   ch := make(chan int, 1)
   // 發(fā)送數(shù)據(jù)
   ch <- 1
   ch <- 2 // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
}

聲明 channel 的只發(fā)送類型和只接收類型

既能發(fā)送又能接收的 channel

ch := make(chan int, 1)

通過上述代碼獲得 channel 變量，我們可以對它執(zhí)行發(fā)送與接收的操作。

只接收的 channel

ch := make(<-chan int, 1)

通過上述代碼獲得 channel 變量，我們只能對它進行接收操作。

只發(fā)送的 channel

ch := make(chan<- int, 1)

通過上述代碼獲得 channel 變量，我們只能對它進行發(fā)送操作。

通常只發(fā)送 channel 類型和只接收 channel 類型，會被用作函數(shù)的參數(shù)類型或返回值：

func send(ch chan<- int) {
   ch <- 1
}
func recv(ch <-chan int) {
   <-ch
}

channel 的關閉

通過內置函 close(c chan<- Type)，可以對 channel 進行關閉。

在發(fā)送端關閉 channel

在 channel 關閉之后，將不能對 channel 執(zhí)行發(fā)送操作，否則會發(fā)生 panic，提示 channel 已關閉。

func main() {
   ch := make(chan int, 5)
   ch <- 1
   close(ch)
   ch <- 2 // panic: send on closed channel
}

管道 channel 之后，依舊可以對 channel 執(zhí)行接收操作，如果存在緩沖區(qū)的情況下，將會讀取緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，如果緩沖區(qū)為空，則獲取到的值為 channel 對應類型的零值。

import "fmt"
func main() {
   ch := make(chan int, 5)
   ch <- 1
   close(ch)
   fmt.Println(<-ch) // 1
   n, ok := <-ch
   fmt.Println(n)  // 0
   fmt.Println(ok) // false
}

如果通過 for-range 遍歷 channel 時，中途關閉 channel 則會導致 for-range 循環(huán)結束。

小結

本文首先介紹了 Goroutine的創(chuàng)建方式以及其退出的時機是什么。

其次介紹了如何創(chuàng)建 channel 類型變量的有緩沖與無緩沖的創(chuàng)建方式。需要注意的是，無緩沖的 channel 發(fā)送與接收操作，需要在兩個不同的 Goroutine 中執(zhí)行，否則會發(fā)送 error。

接下來介紹如何定義只發(fā)送和只接收的 channel 類型。通常只發(fā)送 channel 類型和只接收 channel 類型，會被用作函數(shù)的參數(shù)類型或返回值。

最后介紹了如何關閉 channel，以及關閉之后的一些注意事項。

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