Golang Channel 實(shí)戰(zhàn)技巧和說(shuō)明
Channel 的一些實(shí)戰(zhàn)說(shuō)明
關(guān)于 close Channel
close Channel 的一些說(shuō)明
channel 不需要通過(guò) close 來(lái)釋放資源，這個(gè)是它與 socket、file 等不一樣的地方，對(duì)于 channel 而言，唯一需要 close 的就是我們想通過(guò) close 觸發(fā) channel 讀事件。
- close chan 對(duì) chan 阻塞無(wú)效，寫(xiě)了數(shù)據(jù)不讀，直接 close，還是會(huì)阻塞的。
- 如果 channel 已經(jīng)被關(guān)閉，繼續(xù)往它發(fā)送數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致 panic
send on closed channel - closed 的 channel，再次關(guān)閉 close 會(huì) panic
- close channel 的推薦使用姿勢(shì)是在發(fā)送方來(lái)執(zhí)行，因?yàn)?channel 的關(guān)閉在接收端能感知到，但是發(fā)送端感知不到，因此一般只能在發(fā)送端主動(dòng)關(guān)閉。而且大部分時(shí)候可以不執(zhí)行 close，只需要讀寫(xiě)即可。
- 從一個(gè)已經(jīng) close 的 chan 中讀取數(shù)據(jù)，是可以讀取的，讀到的數(shù)據(jù)為 0
- 讀取的 channel 如果被關(guān)閉，并不會(huì)影響正在讀的數(shù)據(jù)，它會(huì)將所有數(shù)據(jù)讀取完畢，在讀取完已發(fā)送的數(shù)據(jù)后會(huì)返回元素類(lèi)型的零值(zero value)。
v, ok := <-ch 判斷是否 close
比如 v, ok := <-ch 中 ok 是一個(gè) bool 類(lèi)型，可以通過(guò)它來(lái)判斷 channel 是否已經(jīng)關(guān)閉，如果 channel 關(guān)閉該值為 false ，此時(shí) v 接收到的是 channel 類(lèi)型的零值。比如：channel 是傳遞的 int， 那么 v 就是 0 ；如果是結(jié)構(gòu)體，那么 v 就是結(jié)構(gòu)體內(nèi)部對(duì)應(yīng)字段的零值。
_,ok := <-ch對(duì)應(yīng)的函數(shù)是 func chanrecv(c *hchan, ep unsafe.Pointer, block bool) (selected, received bool)，入?yún)lock含義是當(dāng)前goroutine是否可阻塞，當(dāng)block為false代表的是select操作，不可阻塞當(dāng)前goroutine的在channel操作，否則是普通操作（即_, ok不在select中）。返回值selected代表當(dāng)前操作是否成功，主要為select服務(wù)，返回received代表是否從channel讀到有效值。它有3種返回值情況：
block為false，即執(zhí)行select時(shí)，如果channel為空，返回(false,false)，代表select操作失敗，沒(méi)接收到值。
否則，如果channel已經(jīng)關(guān)閉，并且沒(méi)有數(shù)據(jù)，ep即接收數(shù)據(jù)的變量設(shè)置為零值，返回(true,false)，代表select操作成功，但channel已關(guān)閉，沒(méi)讀到有效值。
否則，其他讀到有效數(shù)據(jù)的情況，返回(true,ture)。
優(yōu)雅判斷是否 close 的封裝
package main
import "fmt"
type T int
func IsClosed(ch <-chan T) bool {
select {
case <-ch:
return true
default:
}
return false
}
func main() {
c := make(chan T)
fmt.Println(IsClosed(c)) // false
close(c)
fmt.Println(IsClosed(c)) // true
}
for-range 讀取 Channel 數(shù)據(jù)
不管是有緩沖還是無(wú)緩沖，都可以使用 for-range 從 channel 中讀取數(shù)據(jù)，并且這個(gè)是一直循環(huán)讀取的。
for-range 中的 range 產(chǎn)生的迭代值為 Channel 中發(fā)送的值，如果已經(jīng)這個(gè) channel 已經(jīng) close 了，那么首先還會(huì)繼續(xù)執(zhí)行，直到所有值被讀取完，然后才會(huì)跳出 for 循環(huán)，因此，通過(guò) for-range 讀取 chann 數(shù)據(jù)會(huì)比較方便，因?yàn)槲覀冎恍枰x取數(shù)據(jù)就行了，不需管他的退出，在 close 之后如果數(shù)據(jù)讀取完了會(huì)自動(dòng)幫我們退出。如果既沒(méi)有 close 也沒(méi)有數(shù)據(jù)可讀，那么就會(huì)阻塞到 range 這里，除非有數(shù)據(jù)產(chǎn)生或者 chan 被關(guān)閉了。但是如果 channel 是 nil，讀取會(huì)被阻塞，也就是會(huì)一直阻塞在 range 位置。
一個(gè)示例如下：
ch := make(chan int)
// 一直循環(huán)讀取 range 中的迭代值
for v := range ch {
// 得到了 v 這個(gè) chann 中的值
fmt.Println("讀取數(shù)據(jù)：",v)
}
select 讀寫(xiě) Channel 數(shù)據(jù)
select 的 case 分支里面，可以讀數(shù)據(jù)，也可以寫(xiě)數(shù)據(jù)。最多只允許有一個(gè) default case，它可以放在 case 列表的任何位置，并且沒(méi)有任何影響。
select 可以同時(shí)處理多個(gè) channel，如果有同時(shí)多個(gè) case 分支可以去處理，比如同時(shí)有多個(gè) channel 可以接收數(shù)據(jù)，那么 Go 會(huì)偽隨機(jī)(pseudo-random)的選擇一個(gè) case 處理。如果沒(méi)有 case 需要處理，則會(huì)選擇 default 分支去處理。如果沒(méi)有 default case，則 select 語(yǔ)句會(huì)阻塞，直到某個(gè) case 分支可以處理了。
每次 select 語(yǔ)句的執(zhí)行，是會(huì)掃描完所有的 case 后才確定如何執(zhí)行，而不是說(shuō)遇到合適的 case 就直接執(zhí)行了。
對(duì)于 nil channel 上的操作會(huì)一直被阻塞，如果沒(méi)有 default case，只有 nil channel 的 select 會(huì)一直被阻塞。
select 語(yǔ)句和 switch 語(yǔ)句一樣，它不是循環(huán)，它只會(huì)選擇一個(gè) case 來(lái)處理，如果想一直處理channel，你可以在外面加一個(gè)無(wú)限的 for 循環(huán)
for {
select {
case c <- x:
x, y = y, x+y
case <-quit:
fmt.Println("quit")
return
}
}
Channel 的讀寫(xiě)超時(shí)機(jī)制【select + timeout】
我們的一般常見(jiàn)場(chǎng)景就是，
當(dāng)我們從 chann 中進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)，或者寫(xiě)入數(shù)據(jù)的時(shí)候，想要快速返回得到是否成功的結(jié)果，如果被 chann 阻塞后，需要指定一定的超時(shí)時(shí)間，然后如果在超時(shí)時(shí)間內(nèi)還沒(méi)有返回，那么就超時(shí)退出，不能一直阻塞在讀寫(xiě) chann 的流程中。
Go 的 time 庫(kù)里面，提供了 time.NewTimer()、time.After()、time.NewTicker() 等方法，最終都可以通過(guò)這些方法來(lái)返回或者得到一個(gè) channel，然后向這個(gè) channel 中發(fā)送數(shù)據(jù)，就可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)器的功能。
channel 可以通過(guò) select + timeout 來(lái)實(shí)現(xiàn)阻塞超時(shí)的使用姿勢(shì)，超時(shí)讀寫(xiě)的姿勢(shì)如下：
// 通過(guò) select 實(shí)現(xiàn)讀超時(shí)，如果讀 chann 阻塞 timeout 的時(shí)間后就會(huì)返回
func ReadWithSelect(ch chan int) (x int, err error) {
timeout := time.NewTimer(time.Microsecond * 500)
select {
case x = <-ch:
return x, nil
case <-timeout.C:
return 0, errors.New("read time out")
}
}
// 通過(guò) select 實(shí)現(xiàn)寫(xiě)超時(shí)，如果寫(xiě) chann 阻塞 timeout 的時(shí)間后就會(huì)返回
func WriteChWithSelect(ch chan int) error {
timeout := time.NewTimer(time.Microsecond * 500)
select {
case ch <- 1:
return nil
case <-timeout.C:
return errors.New("write time out")
}
}
一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)操代碼示例
package main
import (
"fmt"
"runtime"
"time"
)
func DoWorker() {
c := make(chan bool, 1)
go func() {
time.Sleep(100 * time.Millisecond) // 等待 100ms 后寫(xiě)入，和后面的讀超時(shí)配合，看超時(shí)判斷結(jié)果
c <- true
}()
go func() {
timeout := time.NewTimer(time.Millisecond * 105) // 設(shè)置 105 ms 超時(shí)，如果超時(shí)沒(méi)有讀取到則 timeout
select {
case x := <-c:
fmt.Printf("read chann:%v\n", x)
case <-timeout.C:
fmt.Println("read timeout")
}
fmt.Printf("over select\n\n")
}()
}
func main() {
fmt.Printf("start main num:%v\n", runtime.NumGoroutine())
go func() {
for {
time.Sleep(1 * time.Second)
fmt.Printf("start go DoWorker\n")
go DoWorker()
}
}()
for {
time.Sleep(4 * time.Second)
fmt.Printf("now main num:%v\n", runtime.NumGoroutine())
}
}
輸出：
start main num:1
start go DoWorker
read chann:true
over select
start go DoWorker
read chann:true
over select
start go DoWorker
read chann:true
over select
TryEnqueue 無(wú)阻塞寫(xiě) Channel 數(shù)據(jù)
有些場(chǎng)景，我們期望往緩沖隊(duì)列中寫(xiě)入數(shù)據(jù)的時(shí)候，如果隊(duì)列已滿，那么不要進(jìn)行寫(xiě)阻塞，而是寫(xiě)完發(fā)現(xiàn)隊(duì)列已滿就拋錯(cuò)，那么我們可以通過(guò)如下機(jī)制的封裝來(lái)實(shí)現(xiàn)，原理是通過(guò)一個(gè) select 和 一個(gè) default 語(yǔ)句去實(shí)現(xiàn)，有一個(gè) default 就不會(huì)阻塞了：
var jobChan = make(chan int, 3)
func TryEnqueue(job int) bool {
select {
case jobChan <- job:
fmt.Printf("true\n") // 隊(duì)列未滿
return true
default:
fmt.Printf("false\n") // 隊(duì)列已滿
return false
}
}
Channel 常見(jiàn)錯(cuò)誤和根因分析
fatal error: all goroutines are asleep - deadlock 問(wèn)題解決和優(yōu)化
參考 go-language-fatal-error-all-goroutines-are-asleep-deadlock，在 main 函數(shù)里面，如果要 通過(guò) chann 等待其他子協(xié)程的往 chann 中寫(xiě)入數(shù)據(jù)，但是并沒(méi)有其他子協(xié)程寫(xiě)入或者其他協(xié)程沒(méi)有寫(xiě)入就提前退出或者結(jié)束了，此時(shí)，main goroutine 協(xié)程就會(huì)等一個(gè)永遠(yuǎn)不會(huì)來(lái)的數(shù)據(jù)，那整個(gè)程序就永遠(yuǎn)等下去了，這個(gè)時(shí)候就會(huì)報(bào)上述錯(cuò)誤。
fatal error: all goroutines are asleep - deadlock! 異常的示例，在 main 里面，往 chann 中寫(xiě)超過(guò)緩沖數(shù)量的數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候，main 是要期望能夠從有其他協(xié)程讀取這些數(shù)據(jù)的，但是 main 里面并沒(méi)有，因此就會(huì)報(bào)錯(cuò)：
package main
import "fmt"
func main() {
channel := make(chan string, 2)
fmt.Println("1")
channel <- "h1"
fmt.Println("2")
channel <- "w2"
fmt.Println("3")
channel <- "c3" // 執(zhí)行到這一步，直接報(bào) error
fmt.Println("...")
msg1 := <-channel
fmt.Println(msg1)
}
優(yōu)化處理：
package main
import "fmt"
func main() {
channel := make(chan string, 2)
fmt.Println("1")
channel <- "h1"
fmt.Println("2")
channel <- "w2"
fmt.Println("3")
select {
case channel <- "c3":
fmt.Println("ok")
default:
fmt.Println("channel is full !")
}
fmt.Println("...")
msg1 := <-channel
fmt.Println(msg1)
}
