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：
- 消息传递、消息过滤
- 信号广播
- 事件订阅与广播
- 请求、响应转发
- 任务分发
- 结果汇总
- 并发控制
- 同步与异步
- ...
channel的基本操作和注意事项
channel存在3种状态：
- nil，未初始化的状态，只进行了声明，或者手动赋值为
nil - active，正常的channel，可读或者可写
- 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：
- 读
- 写
- 关闭
把这3种操作和3种channel状态可以组合出9种情况：
| 操作 | nil的channel | 正常channel | 已关闭channel |
|---|---|---|---|
| <- ch | 阻塞 | 成功或阻塞 | 读到零值 |
| ch <- | 阻塞 | 成功或阻塞 | panic |
| close(ch) | panic | 成功 | panic |
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会得到零值，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：
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
- 场景：并发
- 原理：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
ch1 := make(chan int)
ch2 := make(chan int, 0)
// 有缓冲
ch3 := make(chan int, 1)
func test() {
inCh := generator(100)
outCh := make(chan int, 10)
// 使用5个`do`协程同时处理输入数据
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(5)
for i := 0; i < 5; i++ {
go do(inCh, outCh, &wg)
}
go func() {
wg.Wait()
close(outCh)
}()
for r := range outCh {
fmt.Println(r)
}
}
func generator(n int) <-chan int {
outCh := make(chan int)
go func() {
for i := 0; i < n; i++ {
outCh <- i
}
close(outCh)
}()
return outCh
}
func do(inCh <-chan int, outCh chan<- int, wg *sync.WaitGroup) {
for v := range inCh {
outCh <- v * v
}
wg.Done()
}
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
11. 使用channel传递channel
- 场景：使用场景有点多，通常是用来获取结果。
- 原理：channel可以用来传递变量，channel自身也是变量，可以传递自己。
- 用法：下面示例展示了有序展示请求的结果，另一个示例可以见另外文章的版本3。
package main
import (
"fmt"
"math/rand"
"sync"
"time"
)
func main() {
reqs := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
// 存放结果的channel的channel
outs := make(chan chan int, len(reqs))
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(len(reqs))
for _, x := range reqs {
o := handle(&wg, x)
outs <- o
}
go func() {
wg.Wait()
close(outs)
}()
// 读取结果，结果有序
for o := range outs {
fmt.Println(<-o)
}
}
// handle 处理请求，耗时随机模拟
func handle(wg *sync.WaitGroup, a int) chan int {
out := make(chan int)
go func() {
time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(3)) * time.Second)
out <- a
wg.Done()
}()
return out
}
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- 本文作者：大彬
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