1.通道定義　　

在多個協(xié)程之間進(jìn)行通信和管理，可以使用 Go 語言提供的通道（Channel）類型。通道是一種特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以在協(xié)程之間進(jìn)行傳遞數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)協(xié)程之間的通信和同步。多個協(xié)程可以同時讀寫同一個通道，通過通道來進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞和共享。

通道遵循先入先出(First In First Out)的原則，保證收發(fā)數(shù)據(jù)的順序。通道是一個特殊的數(shù)據(jù)類型，在使用之前必須定義和創(chuàng)建通道變量，定義通道的語法如下：

var name chan type

語法格式說明如下：

1）var是Go語言關(guān)鍵字，用于定義變量。

2）name是通道變量名稱，可自行命名。

3）chan是Go語言關(guān)鍵字，將變量定義為通道類型。

4）type是通道存放的數(shù)據(jù)類型。

通道定義之后，還需要使用關(guān)鍵字make創(chuàng)建通道，通道的創(chuàng)建語法如下：

name := make(chan type, num)

語法格式說明如下：

1）name是通道變量名稱，可自行命名。

2）make是Go語言關(guān)鍵字，用于創(chuàng)建通道。

3）chan type的chan是Go語言關(guān)鍵字，type是通道能存放的數(shù)據(jù)類型。

4）num是通道存放數(shù)據(jù)的數(shù)量上限。

在實際編程中，我們直接使用關(guān)鍵字make創(chuàng)建通道即可使用，這樣能省去定義通道的過程，示例代碼如下：

// 定義和創(chuàng)建通道
    var ch chan string
    ch = make(chan string)
    // 直接創(chuàng)建通道，無須定義
    ch := make(chan string)

通道創(chuàng)建之后，使用通道完成寫入和讀取數(shù)據(jù)操作。在通道里面寫入和讀取數(shù)據(jù)需要由<-操作符實現(xiàn)，使用說明如下：

// 構(gòu)建通道
    ch := make(chan string)
    // 往通道寫入數(shù)據(jù)
    ch <- "Hello"
    // 從通道獲取數(shù)據(jù)，賦予變量s
    s := <- ch

2.無緩沖通道

無緩沖通道是 Go 語言中一種常見的通道類型，也稱為同步通道或阻塞通道。無緩沖通道的特點是在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時，必須有另外一個協(xié)程同時進(jìn)行相反的操作，否則會阻塞當(dāng)前協(xié)程。 具體來說，無緩沖通道的特點如下：

• 發(fā)送和接收操作是同步的，即發(fā)送操作必須等待接收操作完成后才能繼續(xù)執(zhí)行，接收操作也必須等待發(fā)送操作完成后才能繼續(xù)執(zhí)行。
• 無緩沖通道的容量為 0，即只有在發(fā)送和接收操作同時進(jìn)行時才能傳遞數(shù)據(jù)，否則會阻塞當(dāng)前協(xié)程。
• 無緩沖通道的數(shù)據(jù)傳遞是按照先進(jìn)先出的順序進(jìn)行的，即發(fā)送的數(shù)據(jù)會按照發(fā)送的順序被接收。 無緩沖通道可以用于協(xié)程之間的同步和通信，例如在生產(chǎn)者和消費者模式中，可以使用無緩沖通道來傳遞數(shù)據(jù)，從而保證生產(chǎn)者和消費者之間的同步和互斥。同時，無緩沖通道的使用也可以避免數(shù)據(jù)競爭問題，從而提高程序的安全性和可靠性。

通道是通過關(guān)鍵字make創(chuàng)建的，在創(chuàng)建過程中，如果沒有設(shè)置參數(shù)num，則視為創(chuàng)建無緩沖通道。無緩沖通道(Unbuffered Channel)是指在獲取數(shù)據(jù)之前沒有能力保存數(shù)據(jù)的通道，這種類型的通道要求兩個Goroutine同時處于執(zhí)行狀態(tài)才能完成寫入和獲取操作。

如果兩個Goroutine沒有同時準(zhǔn)備，某一個Goroutine執(zhí)行寫入或獲取操作將會處于阻塞等待狀態(tài)，另一個Goroutine無法執(zhí)行寫入或獲取操作，程序?qū)崾井惓?，這種類型的通道執(zhí)行寫入和獲取的交互行為是同步，任意一個操作都無法離開另一個操作單獨存在。

當(dāng)我們使用無緩沖通道的時候，必須注意通道變量的操作，確保程序中有兩個或兩個以上的Goroutine同時執(zhí)行通道的讀寫操作，讀寫操作必須是一讀一寫，不能只讀不寫或只寫不讀，示例如下：

// 只寫入數(shù)據(jù)，不讀取
    ch := make(chan string)
    ch <- "Tom"
    fmt.Println("wait goroutine")
    // 只讀取數(shù)據(jù)，不寫入
    ch := make(chan string)
    <- ch
    fmt.Println("wait goroutine")

通道數(shù)據(jù)只寫入不讀取或者只讀取不寫入都會提示fatal error: all goroutines are asleep–deadlock異常，如果需要實現(xiàn)通道數(shù)據(jù)獲取超時檢測，可以使用關(guān)鍵字select實現(xiàn)。

如果程序中僅有一個Goroutine，使用通道讀寫數(shù)據(jù)也會導(dǎo)致異常，比如在主函數(shù)main()中對通道寫入數(shù)據(jù)，再讀取通道數(shù)據(jù)，示例如下：

package main
    import (
        "fmt"
    )
    func main() {
        // 構(gòu)建通道
        ch := make(chan string)
        // 寫入通道數(shù)據(jù)
        ch <- "Tom"
        // 讀取通道數(shù)據(jù)
        <-ch
        fmt.Println("wait goroutine")
    }

如果在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時出現(xiàn)異常，則會引發(fā)程序異常。例如，如果我們在發(fā)送數(shù)據(jù)之前關(guān)閉通道，則會引發(fā)一個運行時異常。為了避免這種情況的發(fā)生，我們可以使用 defer 語句在函數(shù)退出之前關(guān)閉通道。例如：

func main() {
    ch := make(chan int)
    defer close(ch) // 使用 defer 關(guān)閉通道
    go func() {
        fmt.Println("開始發(fā)送消息...")
        ch <- 1
        fmt.Println("消息發(fā)送完成。")
    }()
    fmt.Println("開始接收消息...")
    msg := <-ch
    fmt.Printf("接收到的消息是：%d\n", msg)
    fmt.Println("消息接收完成。")
}

3.帶緩沖通道

帶緩沖通道(Buffered Channel)是在被獲取前能存儲一個或者多個數(shù)據(jù)的通道，這種類型的通道并不強(qiáng)制要求Goroutine之間必須同時完成寫入和獲取。當(dāng)通道中沒有數(shù)據(jù)的時候，獲取動作才會阻塞；當(dāng)通道沒有可用緩沖區(qū)存儲數(shù)據(jù)的時候，寫入動作才會阻塞。

在無緩沖通道的基礎(chǔ)上，只要為通道增加一個有限大小的存儲空間就能形成帶緩沖通道。帶緩沖通道在寫入時無須等待獲取即可再次執(zhí)行下一輪寫入，并且不會發(fā)生阻塞，只有當(dāng)存儲空間滿了才會發(fā)生阻塞。同理，如果帶緩沖通道中有數(shù)據(jù)，獲取時將不會發(fā)生阻塞，直到通道中沒有數(shù)據(jù)可讀時，通道才會阻塞。

從通道的定義角度分析，帶緩沖和無緩沖通道的區(qū)別在于參數(shù)num。創(chuàng)建通道的時候，如果沒有設(shè)置參數(shù)num，則默認(rèn)參數(shù)值為0，通道為無緩沖通道，所以寫入和獲取數(shù)據(jù)必須同時進(jìn)行才不會因阻塞而異常；如果參數(shù)num大于0，則寫入和獲取數(shù)據(jù)無須同步執(zhí)行，因為通道有足夠的空間存放數(shù)據(jù)。

由于帶緩沖通道沒有讀寫同步限制，我們可以在同一個Goroutine中執(zhí)行多次寫入和獲取操作，具體示例如下：

package main
    import "fmt"
    func main() {
        // 創(chuàng)建一個3個元素緩沖大小的整型通道
        ch := make(chan int, 3)
        // 查看當(dāng)前通道的大小
        fmt.Println(len(ch))
        // 發(fā)送3個整型元素到通道
        for i := 0; i < 3; i++ {
             ch <- i
        }
        // 查看當(dāng)前通道的大小
        fmt.Println(len(ch))
        for i := 0; i < 3; i++ {
             fmt.Println(<-ch)
        }
        // 查看當(dāng)前通道的大小
        fmt.Println(len(ch))
        // 查看當(dāng)前通道的容量
        fmt.Println(cap(ch))
    }

上述代碼的說明如下：

1）通過for執(zhí)行了3次循環(huán)，每次循環(huán)將變量i寫入通道，然后通過3次循環(huán)從通道獲取數(shù)據(jù)并輸出。

2）通道寫入和讀取數(shù)據(jù)的時候，使用len()函數(shù)獲取通道已有的數(shù)據(jù)量，判斷當(dāng)前通道存儲的數(shù)據(jù)量是否達(dá)到上限，這樣可以防止程序在運行時提示異常。

3）使用cap()函數(shù)能獲取通道的容量大小，即獲取創(chuàng)建通道m(xù)ake()的參數(shù)num的大小。帶緩沖通道在很多特性上和無緩沖通道類似，無緩沖通道可以看作長度為0的帶緩沖通道。

根據(jù)這個特性，帶緩沖通道在下列情況下會發(fā)生阻塞：

1）帶緩沖通道的存儲數(shù)據(jù)達(dá)到上限時，再次寫入數(shù)據(jù)將發(fā)生阻塞而導(dǎo)致異常。

2）帶緩沖通道沒有存儲數(shù)據(jù)時，獲取數(shù)據(jù)將發(fā)生阻塞而導(dǎo)致異常。

Go語言為什么對通道要限制長度？因為多個Goroutine之間使用通道必然存在寫入和獲取操作，這種模式類型的典型例子為生產(chǎn)者消費者模式。如果不限制通道長度，當(dāng)寫入數(shù)據(jù)速度大于獲取速度，內(nèi)存將不斷膨脹直到應(yīng)用崩潰。因此，限制通道的長度有利于約束數(shù)據(jù)生產(chǎn)速度，生產(chǎn)數(shù)據(jù)量必須在數(shù)據(jù)消費速度+通道長度的范圍內(nèi)，這樣才能正常地處理數(shù)據(jù)。

到此這篇關(guān)于Go語言通道之無緩沖通道與緩沖通道詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go通道內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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