Channel的使用场景
ChazYu Lv13

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:

状态组合

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。

使用channel的10种常用操作

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

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

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:
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// 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
}
}
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。
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// 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)
}
}

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:
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// 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
}
}

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:
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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
}

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:
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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

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:
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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
}
}
}

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:
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// 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
}

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:
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reqCh chan *Request

// 好过
reqCh chan Request