Golang 并发编程(channel实现)|周末学习

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Golang 并发编程(channel实现)|周末学习

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上期我们使用 sync 实现方式支持协程(goroutine)并发。
接下来继续使用下载文件例子,使用 channel 实现并发

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)

func main()  {
	// ============== channel  ==============
	startTime2 := time.Now()

	testChannel()

	endTime2 := time.Now()
	fmt.Printf("======> Done! use time: %f",(endTime2.Sub(startTime2).Seconds()))
	fmt.Println()
}

// 使用 channel 信道,可以在协程之间传递消息。等待并发协程返回消息。
var ch = make(chan string, 10) // 创建大小 10 的缓存通道
func testChannel() {
	for i := 0; i < 3; i++ {
		go downloadV2("a.com/" + string(i+'0'))
	}
	for i := 0; i < 3; i++ {
		msg := <-ch // 等待信道返回消息。
		fmt.Println("finish", msg)
	}
}

// ================= 工具 V  =================

func downloadV2(url string) {
	fmt.Println("start to download", url)
	time.Sleep(time.Second)
	ch <- url // 将 url 发送给信道
}
复制代码

channel (信道)

channel 就是 goroutine 之间的通信机制。每个 channel 都有一个特殊的类型,也就是 channels 可发送数据的类型。一个可以发送 int 类型数据的 channel 一般写为 chan int。

Golang 提倡使用 通信的方法代替共享内存,当一个资源需要在 goroutine 之间共享时,通道在 goroutine 之间架起了一个管道,并提供了确保同步交换数据的机制。

声明通道时,需要指定被共享的数据的类型。可以通过通道共享内置类型、命名类型、结构类型和引用类型的值或者指针。

声明通道类型

声明通道时,需要指定被共享的数据的类型,声明channel语法如下:var 通道变量 chan 通道类型

  • 通道类型:通道内传输的数据的类型
  • chan 类型的空值是 nil,声明后需要配合 make 后才能使用。

创建通道

通道是引用类型,需要使用 make 进行创建,格式如下: 通道实例 := make(chan 数据类型)

数据类型:通道内被传输的数据的类型。 通道实例:通过make创建的通道句柄。

举个例子:

ch1 := make(chan int)                 // 创建一个整型类型的通道
ch2 := make(chan interface{})         // 创建一个空接口类型的通道, 可以存放任意格式

type Equip struct{ /* 一些字段 */ }
ch2 := make(chan *Equip)             // 创建Equip指针类型的通道, 可以存放*Equip
复制代码

使用通道发送数据

通道创建后,就可以使用通道进行发送和接收操作。

通道发送数据的格式

通道的发送使用特殊的操作符<-,将数据通过通道发送的格式为: 通道变量 <- 值

  • 通道变量:通过make创建好的通道实例。
  • 值:可以是变量、常量、表达式或者函数返回值等。值的类型必须与ch通道的元素类型一致

使用 make 创建一个通道后,就可以使用<-向通道发送数据,代码如下:

// 创建一个空接口通道
ch := make(chan interface{})
// 将0放入通道中
ch <- 0
// 将hello字符串放入通道中
ch <- "hello"
复制代码

发送将持续阻塞直到数据被接收

把数据往通道中发送时,如果接收方一直没接收,那么发送操作将持续阻塞。 Go 程序运行时能智能地发现一些永远无法发送成功的语句并做出提示,代码如下:

package main
func main() {
    // 创建一个整型通道
    ch := make(chan int)
    // 尝试将0通过通道发送
    ch <- 0
}
复制代码

运行代码,报错:

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

报错的意思是:运行时发现所有的 goroutine(包括main)都处于等待 goroutine。 也就是说所有 goroutine 中的 channel 并没有形成发送和接收对应的代码。

使用通道接收数据

通道接收同样使用<-操作符,通道接收有如下特性:

  • 通道的收发操作在不同的两个 goroutine 间进行。

由于通道的数据在没有接收方处理时,数据发送方会持续阻塞,因此通道的接收必定在另外一个 goroutine 中进行。

  • 接收将持续阻塞直到发送方发送数据。

如果接收方接收时,通道中没有发送方发送数据,接收方也会发生阻塞,直到发送方发送数据为止。

  • 每次接收一个元素。

通道一次只能接收一个数据元素。

通道的数据接收一共有以下 4 种写法:

阻塞接收数据

阻塞模式接收数据时,将接收变量作为<-操作符的左值,格式如下: data := <-ch

执行该语句时将会阻塞,直到接收到数据并赋值给 data 变量。

非阻塞接收数据

使用非阻塞方式从通道接收数据时,语句不会发生阻塞,格式如下: data, ok := <-ch

  • data:表示接收到的数据。未接收到数据时,data 为通道类型的零值。
  • ok:表示是否接收到数据。

非阻塞的通道接收方法可能造成更高 CPU 占用,因此使用非常少。如果需要实现接收超时检测,可以配合 select 和计数 channel 进行,可以参见后面的内容。

接收任意数据,忽略接收的数据

阻塞接收数据后,忽略从通道返回的数据,格式如下: <-ch

执行该语句时将会发生阻塞,直到接收到数据,但接收到的数据会被忽略。这个方式实际上只是通过通道在 goroutine 间阻塞收发实现并发同步。

使用通道做并发同步的写法,可以参考下面的例子:

package main
import (
    "fmt"
)
func main() {
    // 构建一个通道
    ch := make(chan int)
    // 开启一个并发匿名函数
    go func() {
        fmt.Println("start goroutine")
        // 通过通道通知main的goroutine
        ch <- 0
        fmt.Println("exit goroutine")
    }()
    fmt.Println("wait goroutine")
    // 等待匿名goroutine
    <-ch
    fmt.Println("all done")
}

// 输出如下:
// wait goroutine
// start goroutine
// exit goroutine
// all done
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分类:
后端
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