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Golang通道阻塞情況與通道無阻塞實(shí)現(xiàn)小結(jié)

更新時(shí)間：2024年04月19日 09:26:58 作者：TechLead?KrisChang

本文主要介紹了Golang通道阻塞情況與通道無阻塞實(shí)現(xiàn)小結(jié),詳細(xì)解析了通道的類型、操作方法以及垃圾回收機(jī)制,從基礎(chǔ)概念到高級(jí)應(yīng)用,具有一定的參考價(jià)值,感興趣的可以了解一下

一、通道阻塞原理

在Go語言中，通道會(huì)在以下情況下發(fā)生阻塞：

如果通道已滿，并且沒有協(xié)程在讀取通道中的數(shù)據(jù)，那么任何試圖將數(shù)據(jù)寫入通道的協(xié)程都會(huì)被阻塞，直到有空間可用為止。
如果通道為空，并且沒有協(xié)程在等待從通道中讀取數(shù)據(jù)，那么任何試圖從通道中讀取數(shù)據(jù)的協(xié)程都會(huì)被阻塞，直到有數(shù)據(jù)可用為止。

二、通道阻塞場(chǎng)景

在channel中，無論是有緩存通道、無緩沖通道都存在阻塞的情況。阻塞場(chǎng)景共4個(gè)，有緩存和無緩沖各2個(gè)。

2.1 無緩沖通道

無緩沖通道的特點(diǎn)是，發(fā)送的數(shù)據(jù)需要被讀取后，發(fā)送才會(huì)完成，它阻塞場(chǎng)景：

通道中無數(shù)據(jù)，但執(zhí)行讀通道。
通道中無數(shù)據(jù)，向通道寫數(shù)據(jù)，但無協(xié)程讀取。

// 場(chǎng)景1
func ReadNoDataFromNoBufCh() {
    noBufCh := make(chan int)

    <-noBufCh
    fmt.Println("read from no buffer channel success")

    // Output:
    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
}

// 場(chǎng)景2
func WriteNoBufCh() {
    ch := make(chan int)

    ch <- 1
    fmt.Println("write success no block")
    
    // Output:
    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
}

注：示例代碼中的Output注釋代表函數(shù)的執(zhí)行結(jié)果

每一個(gè)函數(shù)都由于阻塞在通道操作而無法繼續(xù)向下執(zhí)行，最后報(bào)了死鎖錯(cuò)誤。

2.2 有緩存通道

有緩存通道的特點(diǎn)是，有緩存時(shí)可以向通道中寫入數(shù)據(jù)后直接返回，緩存中有數(shù)據(jù)時(shí)可以從通道中讀到數(shù)據(jù)直接返回，這時(shí)有緩存通道是不會(huì)阻塞的，它阻塞場(chǎng)景是：

通道的緩存無數(shù)據(jù)，但執(zhí)行讀通道。
通道的緩存已經(jīng)占滿，向通道寫數(shù)據(jù)，但無協(xié)程讀。

// 場(chǎng)景1
func ReadNoDataFromBufCh() {
    bufCh := make(chan int, 1)

    <-bufCh
    fmt.Println("read from no buffer channel success")

    // Output:
    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
}

// 場(chǎng)景2
func WriteBufChButFull() {
    ch := make(chan int, 1)
    // make ch full
    ch <- 100

    ch <- 1
    fmt.Println("write success no block")
    
    // Output:
    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
}

三、通道無阻塞讀寫

3.1 Select實(shí)現(xiàn)無阻塞讀寫

下面示例代碼是使用select修改后的無緩沖通道和有緩沖通道的讀寫，以下函數(shù)可以直接通過main函數(shù)調(diào)用；

// 1.select結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)通道讀
func ReadWithSelect(ch chan int) (x int, err error) {
    select {
    case x = <-ch:
        return x, nil
    default:
        return 0, errors.New("channel has no data")
    }
}

// 無緩沖通道讀
func ReadNoDataFromNoBufChWithSelect() {
    bufCh := make(chan int)

    if v, err := ReadWithSelect(bufCh); err != nil {
        fmt.Println(err)
    } else {
        fmt.Printf("read: %d\n", v)
    }

    // Output:
    // channel has no data
}

// 有緩沖通道讀
func ReadNoDataFromBufChWithSelect() {
    bufCh := make(chan int, 1)

    if v, err := ReadWithSelect(bufCh); err != nil {
        fmt.Println(err)
    } else {
        fmt.Printf("read: %d\n", v)
    }

    // Output:
    // channel has no data
}

// 2. select結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)通道寫
func WriteChWithSelect(ch chan int) error {
    select {
    case ch <- 1:
        return nil
    default:
        return errors.New("channel blocked, can not write")
    }
}

// 無緩沖通道寫
func WriteNoBufChWithSelect() {
    ch := make(chan int)
    if err := WriteChWithSelect(ch); err != nil {
        fmt.Println(err)
    } else {
        fmt.Println("write success")
    }

    // Output:
    // channel blocked, can not write
}

// 有緩沖通道寫
func WriteBufChButFullWithSelect() {
    ch := make(chan int, 1)
    // make ch full
    ch <- 100
    if err := WriteChWithSelect(ch); err != nil {
        fmt.Println(err)
    } else {
        fmt.Println("write success")
    }

    // Output:
    // channel blocked, can not write
}

注：示例代碼中的Output注釋代表函數(shù)的執(zhí)行結(jié)果

從結(jié)果能看出，在通道不可讀或者不可寫的時(shí)候，不再阻塞等待，而是直接返回。

3.2 使用Select+超時(shí)改善無阻塞讀寫

使用default實(shí)現(xiàn)的無阻塞通道阻塞有一個(gè)缺陷：當(dāng)通道不可讀或?qū)懙臅r(shí)候，會(huì)即可返回。實(shí)際場(chǎng)景，更多的需求是，我們希望嘗試讀一會(huì)數(shù)據(jù)，或者嘗試寫一會(huì)數(shù)據(jù)，如果實(shí)在沒法讀寫再返回，程序繼續(xù)做其它的事情。

使用定時(shí)器替代default可以解決這個(gè)問題，給通道增加讀寫數(shù)據(jù)的容忍時(shí)間，如果500ms內(nèi)無法讀寫，就即刻返回。示例代碼修改一下會(huì)是這樣：

func ReadWithSelect(ch chan int) (x int, err error) {
    timeout := time.NewTimer(time.Microsecond * 500)

    select {
    case x = <-ch:
        return x, nil
    case <-timeout.C:
        return 0, errors.New("read time out")
    }
}

func WriteChWithSelect(ch chan int) error {
    timeout := time.NewTimer(time.Microsecond * 500)

    select {
    case ch <- 1:
        return nil
    case <-timeout.C:
        return errors.New("write time out")
    }
}

結(jié)果就會(huì)變成超時(shí)返回：

read time out
write time out
read time out
write time out

四、總結(jié)

本篇文章介紹了在Go語言中，通道會(huì)在以下情況下發(fā)生阻塞：

如果通道已滿，并且沒有協(xié)程在讀取通道中的數(shù)據(jù)，那么任何試圖將數(shù)據(jù)寫入通道的協(xié)程都會(huì)被阻塞，直到有空間可用為止。
如果通道為空，并且沒有協(xié)程在等待從通道中讀取數(shù)據(jù)，那么任何試圖從通道中讀取數(shù)據(jù)的協(xié)程都會(huì)被阻塞，直到有數(shù)據(jù)可用為止。

以及解決阻塞的2種辦法：

使用select的default語句，在channel不可讀寫時(shí)，即可返回
使用select+定時(shí)器，在超時(shí)時(shí)間內(nèi)，channel不可讀寫，則返回

五、參考鏈接

http://lessisbetter.site/2018/11/03/Golang-channel-read-and-write-without-blocking/
https://studygolang.com/articles/6024

到此這篇關(guān)于Golang通道阻塞情況與通道無阻塞實(shí)現(xiàn)小結(jié)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Golang通道阻塞情況與通道無阻塞內(nèi)容請(qǐng)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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