浅谈Go Channel 高级实践
channel 是 golang 里相当有趣的一个功能，在我使用 golang 编码的经验里，大部分事件都会是在享受 channel 和 goroutine 配合的乐趣。所以本文主要介绍 channel 的一些有趣的用法。
这里有 Oling Cat 翻译的Go编程语言规范里关于 channel（信道）的描述：
信道提供了一种机制，它在两个并发执行的函数之间进行同步，并通过传递（与该信道元素类型相符的）值来进行通信。
这个个描述又乏味、又枯燥。在我第一次阅读的时候，完全不明白这到底是个什么玩意。事实上，可以认为 channel 是一个管道或者先进先出队列，非常简单且轻量。channel 并不是 Golang 首创的。它同样作为内置功能出现在其他语言中。在大多数情况下，它是一个又大、又笨、又复杂的消息队列系统的一个功能。
本文主要讲实践，原理部分会一笔带过，关于 go 语言并发实现和内存模型后续会有文章。
channel 实现的源码不复杂，推荐阅读，https://github.com/golang/go/blob/master/src/runtime/chan.go
channel 是干什么的
意义：channel 是用来通信的
实际上：（数据拷贝了一份，并通过 channel 传递，本质就是个队列）
channel 应该用在什么地方
核心：需要通信的地方
例如以下场景：
- 通知广播
- 交换数据
- 显式同步
- 并发控制
- ...
记住！channel 不是用来实现锁机制的，虽然有些地方可以用它来实现类似读写锁，保护临界区的功能，但不要这么用！
channel 用例实现
超时控制
// 利用 time.After 实现
func main() {
done := do()
select {
case <-done:
// logic
case <-time.After(3 * time.Second):
// timeout
}
}
func do() <-chan struct{} {
done := make(chan struct{})
go func() {
// do something
// ...
done <- struct{}{}
}()
return done
}
取最快的结果
比较常见的一个场景是重试，第一个请求在指定超时时间内没有返回结果，这时重试第二次，取两次中最快返回的结果使用。
超时控制在上面有，下面代码部分就简单实现调用多次了。
func main() {
ret := make(chan string, 3)
for i := 0; i < cap(ret); i++ {
go call(ret)
}
fmt.Println(<-ret)
}
func call(ret chan<- string) {
// do something
// ...
ret <- "result"
}
限制最大并发数
// 最大并发数为 2
limits := make(chan struct{}, 2)
for i := 0; i < 10; i++ {
go func() {
// 缓冲区满了就会阻塞在这
limits <- struct{}{}
do()
<-limits
}()
}
for...range 优先
for ... range c { do } 这种写法相当于 if _, ok := <-c; ok { do }
func main() {
c := make(chan int, 20)
go func() {
for i := 0; i < 10; i++ {
c <- i
}
close(c)
}()
// 当 c 被关闭后，取完里面的元素就会跳出循环
for x := range c {
fmt.Println(x)
}
}
多个 goroutine 同步响应
利用 close 广播
func main() {
c := make(chan struct{})
for i := 0; i < 5; i++ {
go do(c)
}
close(c)
}
func do(c <-chan struct{}) {
// 会阻塞直到收到 close
<-c
fmt.Println("hello")
}
非阻塞的 select
select 本身是阻塞的，当所有分支都不满足就会一直阻塞，如果想不阻塞，那么一个什么都不干的 default 分支是最好的选择
select {
case <-done:
return
default:
}
for{select{}} 终止
尽量不要用 break label 形式，而是把终止循环的条件放到 for 条件里来实现
for ok {
select {
case ch <- 0:
case <-done:
ok = false
}
}
channel 特性
基础特性
| 操作 | 值为 nil 的 channel | 被关闭的 channel | 正常的 channel |
|---|---|---|---|
| close | panic | panic | 成功关闭 |
| c<- | 永远阻塞 | panic | 阻塞或成功发送 |
| <-c | 永远阻塞 | 永远不阻塞 | 阻塞或成功接收 |
happens-before 特性
- 无缓冲时，接收 happens-before 发送
- 任何情况下，发送 happens-before 接收
- close happens-before 接收
参考
https://go101.org/article/channel.html
https://golang.org/doc/effective_go.html#channels
