Go 语言中的 Channel 学习笔记
在 Go 语言中，并发 (Concurrency) 是其备受喜爱的特性之一，而 Channel 则是并发编程的核心工具之一。Go 官方文档通过示例详细讲解了 Channel 的基本概念和用法。如果您对并发编程不太熟悉，可以参考官方示例逐步学习。本文主要记录 Channel 的使用场景，并通过示例理解 Channel 的作用及其经典名言：
Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating.
（不要通过共享内存来通信，而是通过通信来共享内存。）
Channel 的基本概念
Channel 用于在多个 goroutine 之间进行通信，可以分为读和写两种操作。在实际开发中，如果代码中用到了大量的 Channel，需要注意合理规范其使用场景，否则可能导致逻辑混乱或难以调试。建议在团队开发中明确 Channel 的使用规则，例如：
- 仅用于写入：
chan<- int - 仅用于读取：
<-chan int - 读写通用：
chan int
规范建议
为了代码可读性和可维护性，建议将 Channel 的读写逻辑分离到不同的函数中，这样便于理解和调试。例如：
// 只写入
func writeOnlyChannel(ch chan<- int, data int) {
ch <- data
}
// 只读取
func readOnlyChannel(ch <-chan int) int {
return <-ch
}
共享内存导致的问题
在传统编程中，多个 goroutine 共享内存变量常常引发竞争问题：
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
func addByShareMemory(n int) []int {
var ints []int
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(n)
for i := 0; i < n; i++ {
go func(i int) {
defer wg.Done()
ints = append(ints, i) // 多 goroutine 共享内存
}(i)
}
wg.Wait()
return ints
}
func main() {
foo := addByShareMemory(10)
fmt.Println(len(foo))
fmt.Println(foo)
}
运行结果
每次运行代码时，ints 的值都会不同，原因如下：
ints是一个共享变量，多个 goroutine 会同时对其读写。- 由于没有同步机制，导致数据竞态问题，出现不可预测的结果。
解决共享内存问题
方法一：调整 GOMAXPROCS
通过设置 runtime.GOMAXPROCS(1) 限制程序只使用一个逻辑处理器，从而避免并发问题：
package main
import (
"fmt"
"runtime"
"sync"
)
func init() {
runtime.GOMAXPROCS(1)
}
这种方法仅适用于测试，实际项目中不建议使用，因为它会显著降低并发能力。
方法二：使用 sync.Mutex
通过互斥锁 (Mutex) 保证对共享变量的安全访问：
func addByShareMemory(n int) []int {
var ints []int
var wg sync.WaitGroup
var mux sync.Mutex
wg.Add(n)
for i := 0; i < n; i++ {
go func(i int) {
defer wg.Done()
mux.Lock()
ints = append(ints, i) // 加锁保护共享变量
mux.Unlock()
}(i)
}
wg.Wait()
return ints
}
方法三：通过 Channel 共享内存
使用 Channel 实现 "通过通信来共享内存" 的理念：
func addByShareCommunicate(n int) []int {
var ints []int
channel := make(chan int, n) // 创建缓冲区为 n 的 Channel
for i := 0; i < n; i++ {
go func(ch chan<- int, val int) {
ch <- val // 写入 Channel
}(channel, i)
}
for i := range channel {
ints = append(ints, i)
if len(ints) == n {
break
}
}
close(channel) // 关闭 Channel
return ints
}
在这个例子中：
- 只写入 Channel 的 goroutine 使用
chan<- int限制其功能，仅允许写入。 - 主 goroutine 使用 for 循环从 Channel 中读取数据，从而避免了共享内存问题。
- 使用 Channel 后，无需再使用
sync.WaitGroup和sync.Mutex，代码更简洁，逻辑更清晰。
性能比较
对上述两种实现方式进行性能测试，结果如下：
BenchmarkAddByShareMemory-8 31131 38005 ns/op 2098 B/op 11 allocs/op
BenchmarkAddByShareCommunicate-8 22915 51837 ns/op 2936 B/op 9 allocs/op
- 通过共享内存实现 的性能更高，操作耗时和内存分配较少。
- 通过 Channel 实现 虽然稍慢，但代码清晰、易维护，更适合需要频繁通信的场景。
总结
适用场景
- 如果多个 goroutine 之间不需要频繁通信，可以直接使用
sync.WaitGroup和sync.Mutex，性能较优。 - 如果需要多个 goroutine 之间交换数据，建议使用 Channel 实现共享内存，代码清晰且便于维护。
注意事项
-
Channel 的使用场景应明确，例如：
- 生产者-消费者模式
- 数据流处理
-
不要滥用 Channel，尤其是在可以通过简单回调或普通变量实现的情况下。
