Go语言基础之并发「channel」-猿码集

一、并发概念

并发是指程序同时执行多个任务的能力。在计算机领域，可以理解为一个处理器同时处理多个任务的能力。

多线程是实现并发的一种方式，它是指在一个进程中开启多个线程，每个线程执行不同的任务。这些线程可以并发执行，提高程序的效率。但同时多个线程还需要协调配合，在访问共享资源时要保证互斥，否则会出现数据竞争问题。

Go语言中goroutine是实现并发的一个重要机制，本文将重点介绍goroutine之间如何进行通信，以及其中的一种通信机制channel（管道）。

二、goroutine及其创建

goroutine是一种轻量级的线程，由Go语言的运行时（runtime）管理。使用goroutine可以方便地实现并发操作。

使用关键字go来创建goroutine：


func main() {
    go func() {
        fmt.Println("Hello, goroutine!")
    }()
    fmt.Println("Hello, main!")
}

上述代码中，通过调用go语句，创建一个新的goroutine，用于执行匿名函数。同时main函数也会照常执行。

三、channel介绍

channel是goroutine之间通信的一种方式，是一种类型安全的、同步的、阻塞式的数据传输机制。channel可以用来传输数据，或者用来同步goroutine的执行。

使用关键字make来创建channel：


// 声明一个int类型的channel
var ch chan int
// 创建一个int类型的channel
ch = make(chan int)

上述代码中，通过make函数创建了一个int类型的channel。channel是可以设置缓冲区大小的，也就是说可以先把数据存储在缓冲区中。

创建带缓冲区的channel：


// 声明一个带缓冲区的string类型channel
var ch chan string
// 创建一个带缓冲区大小为10的string类型channel
ch = make(chan string, 10)

以上代码创建了一个带缓冲区大小为10的string类型channel。

四、channel的读写操作

4.1 向channel写入数据

使用<-符号来向channel写入数据：


ch := make(chan int)
go func() {
    // 向channel写入数据
    ch <- 10
}()
// 从channel中读取数据
data := <-ch
fmt.Println(data) // 10

上述代码中，首先创建一个int类型的channel，然后在一个goroutine中向channel中写入数据10，在主函数中通过<-符号读取数据。

4.2 从channel中读取数据

使用<-符号来从channel中读取数据：


ch := make(chan int)
go func() {
    // 向channel写入数据
    ch <- 10
}()
// 从channel中读取数据
data := <-ch
fmt.Println(data) // 10

上述代码中，在goroutine中向channel中写入数据10，然后在主函数中通过<-符号读取数据。

如果channel中没有数据，读取操作会被阻塞，直到有数据可读。

五、channel的阻塞与非阻塞

5.1 阻塞式读取

当从channel中读取数据时，如果channel中没有数据可读，读取操作会被阻塞，直到有数据可读。


ch := make(chan int, 1)
go func() {
    ch <- 10
}()
data := <-ch
fmt.Println(data) // 10

以上代码中，首先创建一个带缓冲区大小为1的int类型channel，向channel中写入数据10，然后立刻读取数据，因为缓冲区里有数据，所以读取成功，输出结果为10。

如果去掉make(chan int, 1)中的1，变成make(chan int)，则会出现deadlock（死锁）的问题，因为主函数一直等待读取数据，而goroutine中没有向channel中写入数据，因为channel没有缓冲区，所以写入操作会被阻塞，从而导致死锁。

5.2 非阻塞式读取

可以使用select语句配合default子句来实现非阻塞式读取。


ch := make(chan int)
go func() {
    time.Sleep(1 * time.Second)
    ch <- 10
}()
select {
case data := <-ch:
    fmt.Println(data) // 10
default:
    fmt.Println("no data received")
}

以上代码中，在goroutine中向channel中写入数据，但是需要等待1秒钟才会完成。使用select语句来读取channel中的数据，如果channel中有数据可读，则读取数据并输出，如果channel中没有数据可读，则执行default子句。

六、关闭channel

关闭channel表示不能再向channel中写入数据，但是仍然可以从channel中读取数据。通常情况下，关闭channel是为了告诉接收方已经不会再有新的数据了。

在读取channel时，可以判断channel是否关闭：


ch := make(chan int)
go func() {
    for i := 0; i < 10; i++ {
        ch <- i
    }
    close(ch)
}()
for {
    data, ok := <-ch
    if !ok {
        fmt.Println("channel closed")
        break
    }
    fmt.Println(data)
}

以上代码中，创建一个int类型的channel，向其中写入数据，然后关闭channel。在for循环中不断读取channel中的数据，如果channel被关闭，则ok的值为false，跳出循环。

七、select语句

select语句可以同时对多个channel进行等待操作，一旦有任意一个channel可读，就执行相应的操作。


ch1 := make(chan int)
ch2 := make(chan string)
go func() {
    ch1 <- 10
}()
go func() {
    ch2 <- "hello"
}()
select {
case data := <-ch1:
    fmt.Println("channel 1:", data)
case data := <-ch2:
    fmt.Println("channel 2:", data)
}

以上代码中，使用select语句同时等待ch1和ch2两个channel中的数据，当任意一个channel中有数据可读时，就执行相应的操作。

八、总结

本文介绍了goroutine、channel以及channel的读写、阻塞、非阻塞、关闭和select等机制，通过实例代码详细介绍channel的应用场景和实现方法。

使用channel是Go语言中实现并发的重要手段，掌握它可以方便地进行并发编程，提高程序的效率和质量。

Go语言基础之并发「channel」