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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

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. 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:
1for x := range ch{
2    fmt.Println(x)
3}

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会造成零值 ,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:
1if v, ok := <- ch; ok {
2    fmt.Println(v)
3}

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:
1// 分配job时,如果收到关闭的通知则退出,不分配job
2func (h *Handler) handle(job *Job) {
3    select {
4    case h.jobCh<-job:
5        return 
6    case <-h.stopCh:
7        return
8    }
9}

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。
 1// 只有generator进行对outCh进行写操作,返回声明
 2// <-chan int,可以防止其他协程乱用此通道,造成隐藏bug
 3func generator(int n) <-chan int {
 4    outCh := make(chan int)
 5    go func(){
 6        for i:=0;i<n;i++{
 7            outCh<-i
 8        }
 9    }()
10    return outCh
11}
12
13// consumer只读inCh的数据,声明为<-chan int
14// 可以防止它向inCh写数据
15func consumer(inCh <-chan int) {
16    for x := range inCh {
17        fmt.Println(x)
18    }
19}

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:
1// 无缓冲,同步
2ch1 := make(chan int)
3ch2 := make(chan int, 0)
4// 有缓冲,异步
5ch3 := make(chan int, 1)
 1// 使用5个`do`协程同时处理输入数据
 2func test() {
 3    inCh := generator(100)
 4    outCh := make(chan int, 10)
 5
 6    for i := 0; i < 5; i++ {
 7        go do(inCh, outCh)
 8    }
 9
10    for r := range outCh {
11        fmt.Println(r)
12    }
13}
14
15func do(inCh <-chan int, outCh chan<- int) {
16    for v := range inCh {
17        outCh <- v * v
18    }
19}

6. 为操作加上超时

  • 场景:需要超时控制的操作
  • 原理:使用selecttime.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:
 1func doWithTimeOut(timeout time.Duration) (int, error) {
 2    select {
 3    case ret := <-do():
 4        return ret, nil
 5    case <-time.After(timeout):
 6        return 0, errors.New("timeout")
 7    }
 8}
 9
10func do() <-chan int {
11    outCh := make(chan int)
12    go func() {
13        // do work
14    }()
15    return outCh
16}

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:
 1func unBlockRead(ch chan int) (x int, err error) {
 2    select {
 3    case x = <-ch:
 4        return x, nil
 5    case <-time.After(time.Microsecond):
 6        return 0, errors.New("read time out")
 7    }
 8}
 9
10func unBlockWrite(ch chan int, x int) (err error) {
11    select {
12    case ch <- x:
13        return nil
14    case <-time.After(time.Microsecond):
15        return errors.New("read time out")
16    }
17}

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:
 1func (h *Handler) Stop() {
 2    close(h.stopCh)
 3
 4    // 可以使用WaitGroup等待所有协程退出
 5}
 6
 7// 收到停止后,不再处理请求
 8func (h *Handler) loop() error {
 9    for {
10        select {
11        case req := <-h.reqCh:
12            go handle(req)
13        case <-h.stopCh:
14            return
15        }
16    }
17}

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:
1// 上例中的Handler.stopCh就是一个例子,stopCh并不需要传递任何数据
2// 只是要给所有协程发送退出的信号
3type Handler struct {
4    stopCh chan struct{}
5    reqCh chan *Request
6}

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:
1reqCh chan *Request
2
3// 好过
4reqCh chan Request

本文分享自微信公众号 - 一起学Golang(golang_together),作者:我是大彬

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2019-01-21

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