Golang学习笔记：channel

channel

channel是goroutine之间的通信机制，它可以让一个goroutine通过它给另一个goroutine发送数据，每个channel在创建的时候必须指定一个类型，指定的类型是任意的。
使用内置的make函数，可以创建一个channel类型：

ch := make(chan int)

发送和接受

channel主要的操作有发送和接受：

1// 发送数据到channel
2ch <- 1
3// 从channel接受数据
4x := <- ch

如向channel发送数据的时候，该goroutine会一直阻塞直到另一个goroutine接受该channel的数据，反之亦然，goroutine接受channel的数据的时候也会一直阻塞直到另一个goroutine向该channel发送数据，如下面操作：

1func main() {
2    ch := make(chan string)
3    // 在此处阻塞，然后程序会弹出死锁的报错
4    c <- "hello"
5    fmt.Println("channel has send data")
6}

正确的操作：

1func main() {
2    ch := make(chan string)
3    go func(){
4        // 在执行到这一步的时候main goroutine才会停止阻塞
5        str := <- ch
6        fmt.Println("receive data：" + str)
7    }()
8    ch <- "hello"
9    fmt.Println("channel has send data")
10}

说到channel的阻塞，就不得不说到有缓冲的channel。

带缓冲的channel

带缓冲的channel的创建和不带缓冲的channel（也就是上面用的channel）的创建差不多，只是在make函数的第二个参数指定缓冲的大小。

1// 创建一个容量为10的channel
2ch := make(chan int, 10)

带缓冲的channel就像一个队列，遵从先进先从的原则，发送数据向队列尾部添加数据，从头部接受数据。

goroutine向channel发送数据的时候如果缓冲还没满，那么该goroutine就不会阻塞。

1ch := make(chan int, 2)
2// 前面两次发送数据不会阻塞，因为缓冲还没满
3ch <- 1
4ch <- 2
5// goroutine会在这里阻塞
6ch <- 3

反之如果接受该channel数据的时候，如果缓冲有数据，那么该goroutine就不会阻塞。

channel与goroutine之间的应用可以想象成某个工厂的流水线工作，流水线上面有打磨，上色两个步骤（两个goroutine），负责打磨的工人生产完成后会传给负责上色的工人，上色的生产依赖于打磨，两个步骤之间的可能存在存放槽（channel），如果存放槽存满了，打磨工人就不能继续向存放槽当中存放产品，直到上色工人拿走产品，反之上色工人如果把存放槽中的产品都上色完毕，那么他就只能等待新的产品投放到存放槽中。

备注

其实在实际应用中，带缓冲的channel用的并不多，继续拿刚才的流水线来做案例，如果打磨工人生产速度比上色工人工作速度要快，那么即便再多容量的channel，也会迟早被填满然后打磨工人会被阻塞，反之如果上色工人生产速度大于打磨工人速度，那么有缓冲的channel也是一直处于没有数据，上色工人很容易长时间处于阻塞的状态。

因此比较好的解决方法还是针对生产速度较慢的一方多加人手，也就是多开几个goroutine来进行处理，有缓冲的channel最好用处只是拿来防止goroutine的完成时间有一定的波动，需要把结果缓冲起来，以平衡整体channel通信。

单方向的channel

使用channel来使不同的goroutine去进行通信，很多时候都和消费者生产者模式很相似，一个goroutine生产的结果都用channel传送给另一个goroutine，一个goroutine的执行依赖与另一个goroutine的结果。
因此很多情况下，channel都是单方向的，在go里面可以把一个无方向的channel转换为只接受或者只发送的channel，但是却不能反过来把接受或发送的channel转换为无方向的channel，适当地把channel改成单方向，可以达到程序强约束的做法，类似于下面例子：

1fuc main(){
2    ch := make(ch chan string)
3    
4    go func(out chan<- string){
5        out <- "hello"
6    }(ch)
7    
8    go func(in <-chan string){
9        fmt.Println(in)
10    }(ch)
11    
12    time.Sleep(2 * time.Second)
13}

select多路复用

在一个goroutine里面，对channel的操作很可能导致我们当前的goroutine阻塞，而我们之后的操作都进行不了。而如果我们又需要在当前channel阻塞进行其他操作，如操作其他channel或直接跳过阻塞，可以通过select来达到多个channel（可同时接受和发送）复用。如下面我们的程序需要同时监听多个频道的信息：

1broadcaster1 := make(chan string) // 频道1
2broadcaster2 := make(chan string) // 频道2
3select {
4    case mess1 := <-broadcaster1:
5        fmt.Println("来自频道1的消息：" + mess1)
6    case mess2 := <-broadcaster2:
7        fmt.Println("来自频道2的消息：" + mess2)
8    default:
9        fmt.Println("暂时没有任何频道的消息，请稍后再来~")
10        time.Sleep(2 * time.Second)
11}

select和switch语句有点相似，找到匹配的case执行对应的语句块，但是如果有两个或以上匹配的case语句，那么则会随机选择一个执行，如果都不匹配就会执行default语句块（如果含有default的部分的话）。 <font color=red>值得注意的是，select一般配合for循环来达到不断轮询管道的效果，可能很多小伙伴想着写个在某个case里用break来跳出for循环，这是不行的，因为break只会退出当前case，需要使用return来跳出函数或者弄个标志位标记退出</font>

1var flag = 0
2for {
3	if flag == 1 {break}
4	select {
5		case message := <- user.RecMess :
6			event := gjson.Get(string(message), "event").String()
7			if event == "login" {
8				Login(message, user)
9			}
10			break
11		case <- user.End :
12			flag = 1
13			break
14	}
15}
16	    

关闭

channel可以接受和发送数据，也可以被关闭。

close(ch)

关闭channel后，所有向channel发送数据的操作都会引起panic，而被close之后的channel仍然可以接受之前已经发送成功的channel数据，如果数据全部接受完毕，那么再从channel里面接受数据只会接收到零值得数据。

channel的关闭可以用来操作其他goroutine退出，在运行机制方面，goroutine只有在自身所在函数运行完毕，或者主函数运行完毕才会打断，所以我们可以利用channel的关闭作为程序运行入口的一个标志位，如果channel关闭则停止运行。

无法直接让一个goroutine直接停止另一个goroutine，但可以使用<font color=red>通信</font>的方法让一个goroutine停止另一个goroutine，如下例子就是程序一边运行，一边监听用户的输入，如果用户回车，则退出程序。

1func main() {
2    shutdown := make(chan struct{})
3    var n sync.WaitGroup
4    n.Add(1)
5    go Running(shutdown, &n) 
6    n.Add(1)
7    go ListenStop(shutdown, &n) 
8    n.Wait()
9}
10
11func Running(shutdown <-chan struct{}, n *sync.WaitGroup) {
12    defer n.Done()
13    for {
14        select {
15        case <-shutdown:
16            // 一旦关闭channel，则可以接收到nil。
17            fmt.Println("shutdown goroutine")
18            return
19        default:
20            fmt.Println("I am running")
21            time.Sleep(1 * time.Second)
22        }   
23    }   
24}
25
26func ListenStop(shutdown chan<- struct{}, n *sync.WaitGroup) {
27    defer n.Done()
28    os.Stdin.Read(make([]byte, 1)) 
29    // 如果用户输入了回车则退出关闭channel
30    close(shutdown)
31}

利用channel关闭时候的传送的零值信号可以有效地退出其他goroutine，特别是关闭多个goroutine的时候，就不需要向channel传输多个信息了。