goruntine和channel

前面几个回合，我们都是实例，但在go中有个很常用的东东，我们代码使用的不多，这一次我们单独拿来讲讲。

goroutine

goroutine是go语言特有的并发体，是一种轻量级的线程，由go关键字启动。

goroutine采用的是半抢占市的协作调度，只有当前goroutine发生阻塞时才会导致调度（也就是goroutine的切换）。

那么项目中使用了多个goroutine，如何在不同的goroutine之间通信呢？

学习go的过程中，想必你应该知道有这么一个经典的句子：

Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating.

goroutine的通信用通道

通道是个啥？

一个通道相当于一个先进先出（FIFO）的队列，通道中的各个元素是严格地按照发送的顺序排列的，先被发送通道的一定会先被接收。元素的发送和接收都需要用到操作符<-。

这里有一个FIFO简单的例子

package main

import "fmt"

func main() {
	ch := make(chan int, 5)
	ch <- 1
	ch <- 2
	ch <- 3
	ch <- 4
	ch <- 5

	fmt.Println("1-", <-ch)
	fmt.Println("2-", <-ch)
	ch <- 6
	fmt.Println("3-", <-ch)
	fmt.Println("4-", <-ch)
	fmt.Println("5-", <-ch)
	fmt.Println("6-", <-ch)
	close(ch)
}

/*
打印的内容如下：
1- 1
2- 2
3- 3
4- 4
5- 5
6- 6
*/

我们再来看一下通道的常规操作：

创建通道

通道（channel）分两种（容量是否为0）：

• 缓冲通道
• 非缓冲通道

// 缓冲通道
ch1 := make(chan int, 10)
ch2 := make(chan bool, 2)


// 非缓冲通道
ch3 := make(chan int)
ch4 := make(chan bool, 0)

发送通道数据

// 创建一个空接口通道，注意定义的通道类型有
ch := make(chan interface{})
// 将0放入通道中
ch <- 0
// 将hello字符串放入通道中
ch <- "hello"

接收通道数据

1. 阻塞接收数据

阻塞模式接收数据时，将接收变量作为<-操作符的左值，格式如下：

data := <-ch

执行该语句时将会阻塞，直到接收到数据并赋值给 data 变量。

2. 非阻塞接收数据

使用非阻塞方式从通道接收数据时，语句不会发生阻塞，格式如下：

data, ok := <-ch

// data：表示接收到的数据。未接收到数据时，data 为通道类型的零值
// ok：表示是否接收到数据。

非阻塞的通道接收方法可能造成高的 CPU 占用，因此使用非常少。如果需要实现接收超时检测，可以配合 select 和计时器 channel 进行，可以参见后面的内容。

3. 接收任意数据，忽略接收的数据

阻塞接收数据后，忽略从通道返回的数据，格式如下：

<-ch

4. 循环接收

通道的数据接收可以借用 for range 语句进行多个元素的接收操作，格式如下：

package main

import (
    "fmt"

    "time"
)

func main() {

    // 构建一个通道
    ch := make(chan int)

    // 开启一个并发匿名函数
    go func() {

        // 从3循环到0
        for i := 3; i >= 0; i-- {

            // 发送3到0之间的数值
            ch <- i

            // 每次发送完时等待
            time.Sleep(time.Second)
        }

    }()

    // 遍历接收通道数据
    for data := range ch {

        // 打印通道数据
        fmt.Println(data)

        // 当遇到数据0时, 退出接收循环
        if data == 0 {
                break
        }
    }

}

关闭通道

ch := make(chan string)

...

close(ch)

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通道特性

• 对于同一个通道，发送操作之间是互斥的，接收操作之间也是互斥的（并发安全）
• 发送操作和接收操作中对元素值的处理都是不可分割的。
• 发送操作在完全完成之前会被阻塞，接收操作也是一样。
• 对于缓冲通道：如果通道已满，那么对它的所有发送操作都会被阻塞，直到通道中有元素值被接收走；如果通道已空，那么对它的所有接收操作都会被阻塞，直到通道中有新的元素值出现。
• 对于非缓冲通道：无论是发送操作还是接收操作，一开始执行就会被阻塞，直到配对的操作也开始执行，才会继续传递。

注意点：

• 关闭通道要在发送方关闭，关闭后如果channel内还有元素，并不会对接下来的接收产生影响
• 单向通道最主要的用途就是约束其他代码的行为
• 通过函数的参数类型或者返回值类型来限制（Go的语法糖）。

func(ch chan<- int)；传入双向通道，在函数里面调用ch只能发送
func() (ch <-chan int)；返回双向通道，在函数外面里面调用ch只能接收

说到这里，我们提一下channel独有的关键字——select。

A “select” statement chooses which of a set of possible send or receive operations will proceed. It looks similar to a “switch” statement but with the cases all referring to communication operations.

一个select语句用来选择哪个case中的发送或接收操作可以被立即执行。它类似于switch语句，但是它的case涉及到channel有关的I/O操作。

说完这些概念性的玩意儿，我们还是来几个实例，感受一下goroutine配合channel使用的快感。

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chan配合select实现超时处理

func main() {
	timeout := make(chan bool)
	go func() {
		time.Sleep(3e9)
		timeout <- true
	}()
	ch := make(chan int)
	select {
	case <-ch:
	case <-timeout:
		fmt.Println("timeout!")
	}
}

非缓冲通道，监听信号量

// 来自gin文档的例子
func main() {
	router := gin.Default()
	router.GET("/", func(c *gin.Context) {
		time.Sleep(5 * time.Second)
		c.String(http.StatusOK, "Welcome Gin Server")
	})

	srv := &http.Server{
		Addr:    ":8080",
		Handler: router,
	}

	go func() {
		// 服务连接
		if err := srv.ListenAndServe(); err != nil && err != http.ErrServerClosed {
			log.Fatalf("listen: %s\n", err)
		}
	}()

	// 等待中断信号以优雅地关闭服务器（设置 5 秒的超时时间）
	quit := make(chan os.Signal)
	signal.Notify(quit, os.Interrupt)
	<-quit
	log.Println("Shutdown Server ...")

	ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)
	defer cancel()
	if err := srv.Shutdown(ctx); err != nil {
		log.Fatal("Server Shutdown:", err)
	}
	log.Println("Server exiting")
}

当然还有其他应用场景，如消息传递、消息过滤，事件订阅与广播，请求、响应转发，并发控制，同步与异步等，可参考下面的文章：

总结了才知道，原来channel有这么多用法！

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实例代码点击见githubgithub.com/puresai/go-example/tree/main/demo8-goroutine-channel

参考：

• Go语言通道（chan）——goroutine之间通信的管道
• Go语言核心36讲_Golang_Go语言-极客时间