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哈喽大家好,我是陈明勇,本文介绍的内容是 Go
并发模块的两个重要角色 → goroutine
与 channel
。如果本文对你有帮助,不妨点个赞,如果你是 Go
语言初学者,不妨点个关注,一起成长一起进步,如果本文有错误的地方,欢迎指出!
前言
Go 语言的 CSP
并发模型的实现包含两个主要组成部分:一个是 Goroutine
,另一个是 channel
。本文将会介绍它们的基本用法和注意事项。
Goroutine
Goroutine
是 Go
应用的基本执行单元,它是一种轻量的用户级线程,其底层是通过 coroutine
(协程)去实现的并发。众所周知,协程是一种运行在用户态的用户线程,因此 Goroutine
也是被调度于 Go
程序运行时。
基本用法
语法:go + 函数/方法
通过 go 关键字 + 函数/方法 可以创建一个 Goroutine
。
代码示例:
import (
"fmt"
"time"
)
func printGo()
fmt.Println("具名函数")
type G struct
func (g G) g()
fmt.Println("方法")
func main()
// 基于具名函数创建 goroutine
go printGo()
// 基于方法创建 goroutine
g := G
go g.g()
// 基于匿名函数创建 goroutine
go func()
fmt.Println("匿名函数")
()
// 基于闭包创建 goroutine
i := 0
go func()
i++
fmt.Println("闭包")
()
time.Sleep(time.Second) // 避免 main goroutine 结束后,其创建的 goroutine 来不及运行,因此在此休眠 1 秒
执行结果:
闭包
具名函数
方法
匿名函数
当多个 Goroutine
存在时,它们的执行顺序是不固定的。因此每次打印的结果都不相同。
由代码可知,通过 go
关键字,我们可以基于 具名函数 / 方法 创建 goroutine
,也可以基于 匿名函数 / 闭包 创建 goroutine
。
那么 Goroutine
是如何退出的呢?正常情况下,只要 Goroutine
函数执行结束,或者执行返回,意味着 Goroutine
的退出。如果 Goroutine
的函数或方法有返回值,在 Goroutine
退出时会将其忽略。
channel
channel
在 Go 并发模型中扮演者重要的角色。它可以用于实现 Goroutine
间的通信,也可以用来实现 Goroutine
间的同步。
channel 的基本操作
channel
是一种复合数据类型,声明时需要指定 channel
里元素的类型。
声明语法:var ch chan string
通过上述代码声明一个元素类型为 string
的 channel
,其只能存放 string
类型的元素。channel
是引用类型,必须初始化才能写入数据,通过 make
的方式初始化。
import (
"fmt"
)
func main()
var ch chan string
ch = make(chan string, 1)
// 打印 chan 的地址
fmt.Println(ch)
// 向 ch 发送 "Go" 数据
ch <- "Go"
// 从 ch 中接收数据
s := <-ch
fmt.Println(s) // Go
通过 ch <- xxx
可以向 channel
变量 ch
发送数据,通过 x := <- ch
可以从 channel
变量 ch
中接收数据。
带缓冲 channel 与无缓冲 channel
如果初始化 channel
时,不指定容量时,则创建的是一个无缓冲的 channel
:
ch := make(chan string)
无缓冲的 channel
的发送与接收操作是同步的,在执行发送操作之后,对应 Goroutine
将会阻塞,直到有另一个 Goroutine
去执行接收操作,反之亦然。如果将发送操作和执行操作放在同一个 Goroutine 下进行,会发生什么操作呢?看看下述代码:
import (
"fmt"
)
func main()
ch := make(chan int)
// 发送数据
ch <- 1 // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
// 接收数据
n := <-ch
fmt.Println(n)
程序运行之后,会在 ch <-
处得到 fatal error
,提示所有的 Goroutine
处于休眠状态,也就是死锁了。为避免这种情况,我们需要将 channel
的发送操作和接收操作放到不同的 Goroutine
中执行。
import (
"fmt"
)
func main()
ch := make(chan int)
go func()
// 发送数据
ch <- 1
()
// 接收数据
n := <-ch
fmt.Println(n) // 1
由上述例子可以得出结论:无缓冲 channel
的发送与接收操作,一定要放在两个不同的 Goroutine
中进行,否则会发生 deadlock
形象。
如果指定容量,则创建的是一个带缓冲的 channel
:
ch := make(chan string, 5)
有缓冲的 channel
与无缓冲的 chennel
有所区别,执行发送操作时,只要 channel
的缓冲区未满,Goroutine
不会挂起,直到缓冲区满时,再向 channel
执行发送操作,才会导致 Goroutine
挂起。代码示例:
func main()
ch := make(chan int, 1)
// 发送数据
ch <- 1
ch <- 2 // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
声明 channel 的只发送类型和只接收类型
- 既能发送又能接收的
channel
ch := make(chan int, 1)
通过上述代码获得 channel
变量,我们可以对它执行发送与接收的操作。
- 只接收的
channel
ch := make(<-chan int, 1)
通过上述代码获得 channel
变量,我们只能对它进行接收操作。
- 只发送的
channel
ch := make(chan<- int, 1)
通过上述代码获得 channel
变量,我们只能对它进行发送操作。
通常只发送 channel
类型和只接收 channel
类型,会被用作函数的参数类型或返回值:
func send(ch chan<- int)
ch <- 1
func recv(ch <-chan int)
<-ch
channel 的关闭
通过内置函 close(c chan<- Type)
,可以对 channel
进行关闭。
- 在发送端关闭
在 channel
关闭之后,将不能对 channel
执行发送操作,否则会发生 panic
,提示 channel
已关闭。
xxxxxxxxxx
1
func main()
2
ch := make(chan int, 5)
3
ch <- 1
4
close(ch)
5
ch <- 2 // panic: send on closed channel
6
- 管道
channel
之后,依旧可以对 channel
执行接收操作,如果存在缓冲区的情况下,将会读取缓冲区的数据,如果缓冲区为空,则获取到的值为 channel
对应类型的零值。
import "fmt"
func main()
ch := make(chan int, 5)
ch <- 1
close(ch)
fmt.Println(<-ch) // 1
n, ok := <-ch
fmt.Println(n) // 0
fmt.Println(ok) // false
```
- 如果通过 for-range 遍历
channel
时,中途关闭 channel
则会导致 for-range
循环结束。
小结
本文首先介绍了 Goroutine
的创建方式以及其退出的时机是什么。
其次介绍了如何创建 channel
类型变量的有缓冲与无缓冲的创建方式。需要注意的是,无缓冲的 channel
发送与接收操作,需要在两个不同的 Goroutine
中执行,否则会发送 error
。
接下来介绍如何定义只发送和只接收的 channel
类型。通常只发送 channel
类型和只接收 channel
类型,会被用作函数的参数类型或返回值。
最后介绍了如何关闭 channel
,以及关闭之后的一些注意事项。
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