在上一篇文章中，我們介紹了 Go 并發(fā)編程的基礎(chǔ)—goroutine，同時也介紹 goroutine 的幾種使用方式，但沒有說明 goroutine 之間是如何通信的。

Go 語言中有一句經(jīng)典的話，不要通過共享內(nèi)存來通信，而應(yīng)該通過通信來共享內(nèi)存。這個原則讓 channel 成為了 Go 語言中非常重要的一個組件。

goroutine 之間的通信主要是通過 channel 來完成的，這篇文章中，我們來認(rèn)識一下 channel，以及channel 的基本使用。

1. 什么是通道（channel）

Go 語言中，并發(fā)模式有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是傳統(tǒng)的通過鎖和信號量等手段，來實(shí)現(xiàn)對個共享變量（內(nèi)存）的同步訪問，從而實(shí)現(xiàn)并發(fā)。還有一種通過 goroutine + channel 的組合方式，傳遞值的方式來實(shí)現(xiàn)并發(fā)。

goroutine + channel 是對 CSP（Communicating Sequential Process）模式的一種實(shí)現(xiàn)。CSP 模式中，有兩個核心的概念，process 和 channel，process 對應(yīng) groutine，所有的 process 之間的通信通過 channel 來實(shí)現(xiàn)。

channel 是可以被單獨(dú)創(chuàng)建的，可以用來連接任意兩個 goroutine，channel 也有自己的數(shù)據(jù)類型，被稱之為通道的元素類型。

創(chuàng)建一個通道很簡單，比如下面創(chuàng)建了傳遞 int 值的通道:

ch := make(chan int)

chan 表示通道，int 表示通道中傳遞的元素類型，使用 make 就可以創(chuàng)建一個新的通道。make 返回的結(jié)果是通道的引用，當(dāng)復(fù)制這個通道或者把通道作為函數(shù)參數(shù)的時候，傳遞的都是引用，這點(diǎn)很重要，需要重點(diǎn)理解一下。這里順便說一下，channel 是可比較的，也就是說可以通過 == 來比較。

通道有兩個操作，一個是發(fā)送，一個是接收，都使用 <- 來表示，區(qū)別在于發(fā)送時，通道在前，接收時通道在后。向一個通道中發(fā)送數(shù)據(jù)：

x := 5
ch <- x

從通道中接收一個結(jié)果，如果不把結(jié)果賦值給一個變量，結(jié)果就會被拋棄，這樣也是合法的：

x := <-ch
<-ch // 這樣也是合法的

一個完整的發(fā)送和接收的例子如下：

package main

import "fmt"

func main() {
    ch := make(chan int)

    go func() {
        x := 5
        ch <- x
    }()

    y := <-ch
    fmt.Println(y)
}

在使用通道的過程中，可能會出現(xiàn)死鎖，具體的原因我們下文再詳細(xì)說。對于通道來說，還有一個操作，就是關(guān)閉通道，對于一個已經(jīng)關(guān)閉的 channel，無法再發(fā)送數(shù)據(jù)，否則會發(fā)生 panic，但是可以進(jìn)行接收操作，下面的程序可以正常運(yùn)行：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch := make(chan int)

    go func() {
        x := 5
        ch <- x
        close(ch)
    }()

    y := <-ch
    fmt.Println(y)
}

2. 無緩沖通道

上面用來創(chuàng)建通道的 make 其實(shí)還有第二個參數(shù)，用來指定通道容量。如果不指定這個參數(shù)或者指定的參數(shù)是 0，那么就表示這個通道是無緩沖通道：

// 下面兩種創(chuàng)建方式是等價的
ch := make(chan int)
ch := make(chan int, 0)

在無緩沖通道上的發(fā)送操作會阻塞，直到接收端的接收操作完成，然后才會繼續(xù)執(zhí)行。在上一篇文章中，我們?yōu)榱私鉀Q主 goroutine 等待子 goroutine 執(zhí)行完成用的就是這個方法。代碼如下：

func goroutine2(isDone chan bool) {
    fmt.Println("child goroutine begin...")
    time.Sleep(2 * time.Second)
    fmt.Println("child goroutine end...")
    isDone <- true
}

func main() {
    isDone := make(chan bool)
    go goroutine2(isDone)
    <-isDone
    fmt.Println("main goroutine end..")
}

所以對于無緩沖通道來說，不能在同一個 goroutine 中使用，否則會造成死鎖。關(guān)于死鎖的問題，下文再詳細(xì)討論。

3. 緩沖通道

在創(chuàng)建緩沖通道時，需要指定通道的容量：

ch := make(chan int, 3)

上面的代碼創(chuàng)建了容量為 3 的通道，可以直接向通道中發(fā)送值，發(fā)送的前 3 個操作不會阻塞：

ch <- 1
ch <- 2
ch <- 3

如果在發(fā)送的過程中，如果接收端沒有接收，那么此時通道就是滿的，在發(fā)送第 4 個值的時候就會阻塞。

對于緩沖通道，可以使用 cap 方法得到通道的容量，可以使用 len 方法得到當(dāng)前通道中元素的個數(shù)：

cap(ch) // 獲取容量
len(ch) // 獲取元素個數(shù)

對于一個緩沖通道，在同一個 goroutine 中使用也有造成死鎖的風(fēng)險，所以最好不要在同一個 goroutine 中使用通道。

4. 單向通道

在默認(rèn)情況下，創(chuàng)建的通道可以發(fā)送數(shù)據(jù)，可以接受數(shù)據(jù)，但是在一些情況下，我們值需要通道的發(fā)送或者接收能力。這個時候，就需要單向通道。

單向通道的表示起來很簡單，把 <- 放在 chan 前，表示只接收，放在 chan 后表示只發(fā)送：

sendCh := male(chan<- int) // 表示只發(fā)送的通道
recCh := make(<-chan int) // 表示只接收的通道

但實(shí)際的使用中，我們不需要去創(chuàng)建這種單向通道，只是在某些情況下，我們把通道轉(zhuǎn)成單向通道就行。比如下面的代碼中，在 sendData 方法中，我只需要用到通道的發(fā)送能力，所以可以通道改成發(fā)送的單向通道，其他人閱讀代碼的時候，也更能理解：

func main() {
    ch := make(chan int, 10)
    sendData(ch)
}

func sendData(sendCh chan<- int) {
    for i := 0;i < 10; i++ {
        sendCh <- i
    }
}

雙向通道可以轉(zhuǎn)成轉(zhuǎn)成單向通道，但反過來卻不行。

5. 小結(jié)

這篇文章介紹了通道，通道對于 Go 語言來說很重要，是實(shí)現(xiàn)高并發(fā)的基礎(chǔ)，通道為 goroutine 之間提供了一種高效安全的通信方式。但在使用通道的時候需要注意死鎖問題。

文 / Rayjun
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