Go Channel 缓冲详细介绍

Z时代
2024-01-10
分类：综合

什么是缓冲通道

我们在Go 语言Channel 通道详解中讨论的所有通道基本上都是无缓冲的。正如我们在文章中详细讨论的那样，向无缓冲通道的写入和读取都是阻塞的。

可以使用缓冲区创建通道。仅当缓冲区已满时才会阻止写入到缓冲通道。类似地，只有当缓冲区为空时，才会阻塞从缓冲区通道进行读取。

可以通过将额外的容量参数传递给指定缓冲区大小的 make 函数来创建缓冲通道。

ch := make(chantype, capacity)

capacity 参数应大于 0 才能使通道具有缓冲区。默认情况下，无缓冲通道的 capacity 为 0，因此我们在Go 语言Channel 通道详解中创建通道时省略了容量参数。

下面我们看一个示例

package main
import (  
"fmt"
)
funcmain() {  
    ch := make(chanstring, 2)
    ch <- "jiyik"
    ch <- "onmpw"
    fmt.Println(<- ch)
    fmt.Println(<- ch)
}

运行示例

在上面的程序中，我们创建了一个容量为2的缓冲通道。由于通道的容量为2，因此可以在不阻塞的情况下将2个字符串写入通道。我们将 2 个字符串写入通道。并且通道不阻塞。然后我们读取了 2 个字符串。所以上述程序执行结果如下

Go 缓冲通道示例运行结果

让我们再看一个缓冲通道的示例，其中通道的值从并发的Goroutine中写入并从主 Goroutine 读取。这个例子将使我们更好地理解何时写入缓冲通道块。

package main
import (  
"fmt"
"time"
)
funcwrite(ch chanint) {  
for i := 0; i < 5; i++ {
        ch <- i
        fmt.Println("成功写入 ", i, "到通道中")
    }
close(ch)
}
funcmain() {  
    ch := make(chanint, 2)
go write(ch)
    time.Sleep(2 * time.Second)
for v := range ch {
        fmt.Println("从通道中读取值 ", v)
        time.Sleep(2 * time.Second)
    }
}

运行示例

首先我们来看上述程序运行结果（也可以点击运行示例查看运行结果）

Go 并发写入通道

下面我们来分析上述结果产生的过程。

在上面的程序中，创建了一个容量为 2 的缓冲通道 ch。主 Goroutine 将其传递给 write Goroutine。然后主 Goroutine 休眠 2 秒。在此期间，write Goroutine 并发运行。 write Goroutine 有一个 for 循环，它将把 0 到 4 的数字写入 ch 通道。这个缓冲通道的容量是 2，因此写入 Goroutine 将能够立即将值 0 和 1 写入 ch 通道，然后它会阻塞，直到从 ch 通道读取至少一个值。所以这个程序将立即打印以下 2 行。

成功写入 0 到通道中成功写入 1 到通道中

打印完以上两行后，write Goroutine 中对 ch 通道的写入被阻塞，直到有人从 ch 通道读取数据。由于主 Goroutine 在开始从通道读取之前会休眠 2 秒，因此程序在接下来的 2 秒内不会打印任何内容。主 Goroutine 在 2 秒后唤醒并开始使用第 1 行的 for range 循环从 ch 通道读取。并打印读取值，然后再次休眠 2 秒，这个循环一直持续到 ch 关闭。所以程序会在 2 秒后打印以下几行，

从通道中读取值 0 成功写入 2 到通道中

循环这个过程，一直持续到所有值都写入通道并且在write Goroutine 中关闭。

死锁

package main
import (  
"fmt"
)
funcmain() {  
    ch := make(chanstring, 2)
    ch <- "naveen"
    ch <- "paul"
    ch <- "steve"
    fmt.Println(<-ch)
    fmt.Println(<-ch)
}

在上面的程序中，我们将 3 个字符串写入容量为 2 的缓冲通道。由于通道已超出其容量，写入被阻塞。现在一些 Goroutine 必须从通道读取才能继续写入，但在这种情况下，没有从该通道读取的并发例程。因此会出现死锁，程序会在运行时出现以下消息，并发生 panic：

Go 死锁

关闭缓冲通道

我们已经在Go 语言Channel 通道详解中讨论了如何关闭通道。除了我们在那篇文章中学到的知识之外，在关闭缓冲通道时还有一个需要考虑的微妙之处。

可以从已经关闭的缓冲通道中读取数据。通道将返回已经写入通道的数据，一旦所有数据都被读取，它将返回通道的零值。

下面我们通过一个示例来理解这一点

package main
import (  
"fmt"
)
funcmain() {  
    ch := make(chanint, 5)
    ch <- 5
    ch <- 6
close(ch)
    n, open := <-ch 
    fmt.Printf("Received: %d, open: %t\n", n, open)
    n, open = <-ch 
    fmt.Printf("Received: %d, open: %t\n", n, open)
    n, open = <-ch 
    fmt.Printf("Received: %d, open: %t\n", n, open)
}

运行示例

在上面的程序中，我们创建了一个容量为 5 的缓冲通道。然后我们将 5 和 6 写入通道。接着通道关闭。即使通道关闭，我们也可以读取已经写入通道的值。 n 的值将是 5 并且 open 在为真。下一个 n 的值将是 6 并且 open 依然为真。我们现在已经完成了从通道中读取 5 和 6 ，接下来没有更多数据要读取。现在，当再次从通道读取数据时。n 的值将为 0，即 int 的零值，open 将为假，此时表示通道已关闭。

Go 关闭通道

下面我们可以通过使用 for range 来重写上面的程序

package main
import (  
"fmt"
)
funcmain() {  
    ch := make(chanint, 5)
    ch <- 5
    ch <- 6
close(ch)
for n := range ch {
        fmt.Println("Received:", n)
    }
}