本文介绍golang的channel的基础知识和一些经典的应用范式.
channel 基础
channel分类
- buffered/unbuffered channel
按这个标准channel可以分为两个大类：带缓冲(buffered)的channel和不带缓冲(unbuffered)的channel. 定义一个不带缓的channel
var ch = make(chan bool)
下面这段代码会输出什么？
package main
func main(){
ch :=make(chan int)
ch <-10
go task(ch)
}
func task(ch chan int){
<- ch
}
答案是会死锁。因为unbuffered channel在写入数据之前需要有接收channle数据的goroutine做好准备。需要对上面代码做如下修改：
package main
func main(){
ch :=make(chan int)
go task(ch)
ch <-10
}
func task(ch chan int){
<- ch
}
带有缓冲的channel
var ch = make(chan bool, 3)
- unidirectoinal/bidirectional channel
定义一个双向(bidirectional)channel
var ch = make(chan bool)
双向的意思是可以在channel上读或者写. 定义一个单向只读channel
var ch = make(<- chan bool)
定义一个单向只写channel
var ch = make(chan <- bool)
channel的状态
对处于不同状态的channel的读写操作会有不同的结果
- nil
对nil状态的channel读写都会被阻塞，造成死锁。
- open
对正常open状态的channel可以进行正常读写。
- closed
往closed状态的channel写数据会造成panic，但是读取不会造成panic，会得到channel类型的零值。
channel的实现原理
实现channel的关键数据结构
type hchan struct {
qcount uint // total data in the queue
dataqsiz uint // size of the circular queue
buf unsafe.Pointer // points to an array of dataqsiz elements
elemsize uint16
closed uint32
elemtype *_type // element type
sendx uint // send index
recvx uint // receive index
recvq waitq // list of recv waiters
sendq waitq // list of send waiters
// lock protects all fields in hchan, as well as several
// fields in sudogs blocked on this channel.
//
// Do not change another G's status while holding this lock
// (in particular, do not ready a G), as this can deadlock
// with stack shrinking.
lock mutex
}
channel里包含一个环形队列，用于将goroutine发送的数据保存到队列中。另外 recvq 和 sendq 队列用于保存阻塞在读和写操作的goroutine. 当channel中有数据可读或可写时，调度器唤醒阻塞在相应队列中的goroutine.
channle常用的应用范式
- 生产者消费者模式
- 一对多和多对一的通知
- 互斥锁
- ratelimiting
- 限制并发数
- 配合select超时控制
