总结了才知道,原来channel有这么多用法!

这篇文章总结了channel的10种常用操作,以一个更高的视角看待channel,会给大家带来对channel更全面的认识。

在介绍10种操作前,先简要介绍下channel的使用场景、基本操作和注意事项。

channel的使用场景

把channel用在数据流动的地方:

1. 消息传递、消息过滤
2. 信号广播
3. 事件订阅与广播
4. 请求、响应转发
5. 任务分发
6. 结果汇总
7. 并发控制
8. 同步与异步
9. ...

channel的基本操作和注意事项

channel存在3种状态:

1. nil,未初始化的状态,只进行了声明,或者手动赋值为nil
2. active,正常的channel,可读或者可写
3. closed,已关闭,千万不要误认为关闭channel后,channel的值是nil

channel可进行3种操作:

1. 读
2. 写
3. 关闭

把这3种操作和3种channel状态可以组合出9种情况:

对于nil通道的情况,也并非完全遵循上表,有1个特殊场景:当nil的通道在select的某个case中时,这个case会阻塞,但不会造成死锁。

参考代码请看:https://dave.cheney.net/2014/03/19/channel-axioms

下面介绍使用channel的10种常用操作。

1. 使用for range读channel

• 场景:当需要不断从channel读取数据时
• 原理:使用for-range读取channel,这样既安全又便利,当channel关闭时,for循环会自动退出,无需主动监测channel是否关闭,可以防止读取已经关闭的channel,造成读到数据为通道所存储的数据类型的零值。
• 用法:

for x := range ch{
 fmt.Println(x)
}

2. 使用_,ok判断channel是否关闭

• 场景:读channel,但不确定channel是否关闭时
• 原理:读已关闭的channel会造成panic,如果不确定channel,需要使用ok进行检测。ok的结果和含义:
  • true:读到数据,并且通道没有关闭。
  • false:通道关闭,无数据读到。
• 用法:

if v, ok := <- ch; ok {
 fmt.Println(v)
}

3. 使用select处理多个channel

• 场景:需要对多个通道进行同时处理,但只处理最先发生的channel时
• 原理:select可以同时监控多个通道的情况,只处理未阻塞的case。当通道为nil时,对应的case永远为阻塞,无论读写。特殊关注:普通情况下,对nil的通道写操作是要panic的。
• 用法:

// 分配job时,如果收到关闭的通知则退出,不分配job
func (h *Handler) handle(job *Job) {
 select {
 case h.jobCh<-job:
 return 
 case <-h.stopCh:
 return
 }
}

4. 使用channel的声明控制读写权限

• 场景:协程对某个通道只读或只写时
• 目的:A. 使代码更易读、更易维护,B. 防止只读协程对通道进行写数据,但通道已关闭,造成panic。
• 用法:
  • 如果协程对某个channel只有写操作,则这个channel声明为只写。
  • 如果协程对某个channel只有读操作,则这个channe声明为只读。

// 只有generator进行对outCh进行写操作,返回声明
// <-chan int,可以防止其他协程乱用此通道,造成隐藏bug
func generator(int n) <-chan int {
 outCh := make(chan int)
 go func(){
 for i:=0;i<n;i++{
 outCh<-i
 }
 }()
 return outCh
}
// consumer只读inCh的数据,声明为<-chan int
// 可以防止它向inCh写数据
func consumer(inCh <-chan int) {
 for x := range inCh {
 fmt.Println(x)
 }
}

5. 使用缓冲channel增强并发和异步

• 场景:异步和并发
• 原理:A. 有缓冲通道是异步的,无缓冲通道是同步的,B. 有缓冲通道可供多个协程同时处理,在一定程度可提高并发性。
• 用法:

// 无缓冲,同步
ch1 := make(chan int)
ch2 := make(chan int, 0)
// 有缓冲,异步
ch3 := make(chan int, 1)

// 使用5个`do`协程同时处理输入数据
func test() {
 inCh := generator(100)
 outCh := make(chan int, 10)
 for i := 0; i < 5; i++ {
 go do(inCh, outCh)
 }
 for r := range outCh {
 fmt.Println(r)
 }
}
func do(inCh <-chan int, outCh chan<- int) {
 for v := range inCh {
 outCh <- v * v
 }
}

6. 为操作加上超时

• 场景:需要超时控制的操作
• 原理:使用select和time.After,看操作和定时器哪个先返回,处理先完成的,就达到了超时控制的效果
• 用法:

func doWithTimeOut(timeout time.Duration) (int, error) {
 select {
 case ret := <-do():
 return ret, nil
 case <-time.After(timeout):
 return 0, errors.New("timeout")
 }
}
func do() <-chan int {
 outCh := make(chan int)
 go func() {
 // do work
 }()
 return outCh
}

7. 使用time实现channel无阻塞读写

• 场景:并不希望在channel的读写上浪费时间
• 原理:是为操作加上超时的扩展,这里的操作是channel的读或写
• 用法:

func unBlockRead(ch chan int) (x int, err error) {
 select {
 case x = <-ch:
 return x, nil
 case <-time.After(time.Microsecond):
 return 0, errors.New("read time out")
 }
}
func unBlockWrite(ch chan int, x int) (err error) {
 select {
 case ch <- x:
 return nil
 case <-time.After(time.Microsecond):
 return errors.New("read time out")
 }
}

注:time.After等待可以替换为default,则是channel阻塞时,立即返回的效果

8. 使用close(ch)关闭所有下游协程

• 场景:退出时,显示通知所有协程退出
• 原理:所有读ch的协程都会收到close(ch)的信号
• 用法:

func (h *Handler) Stop() {
 close(h.stopCh)
 // 可以使用WaitGroup等待所有协程退出
}
// 收到停止后,不再处理请求
func (h *Handler) loop() error {
 for {
 select {
 case req := <-h.reqCh:
 go handle(req)
 case <-h.stopCh:
 return
 }
 }
}

9. 使用chan struct{}作为信号channel

• 场景:使用channel传递信号,而不是传递数据时
• 原理:没数据需要传递时,传递空struct
• 用法:

// 上例中的Handler.stopCh就是一个例子,stopCh并不需要传递任何数据
// 只是要给所有协程发送退出的信号
type Handler struct {
 stopCh chan struct{}
 reqCh chan *Request
}

10. 使用channel传递结构体的指针而非结构体

• 场景:使用channel传递结构体数据时
• 原理:channel本质上传递的是数据的拷贝,拷贝的数据越小传输效率越高,传递结构体指针,比传递结构体更高效
• 用法:

reqCh chan *Request
// 好过
reqCh chan Request

推荐阅读

本文介绍的channel特性,大多在过去的文章中已详细介绍,可按需求阅读。

1. Golang并发模型:并发协程的优雅退出
2. Golang并发模型:轻松入门select
3. Golang并发模型:select进阶
4. Golang并发模型:轻松入门协程池
5. Golang并发模型:再也不愁选channel还是选锁

1. 如果这篇文章对你有帮助,请点个赞/喜欢,感谢。
2. 本文作者:大彬
3. 如果喜欢本文,随意转载,但请保留此原文链接:http://lessisbetter.site/2019/01/20/golang-channel-all-usage/

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