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深入学习golang(2)—channel

2026-06-01 4 花语

本文内容纲要:

-Channel -1.概述 -2.同步 -3.消息传递 -4.Server编程模型 -5.传递channel的channel -6.多个channel

Channel

1.概述

“网络,并发”是Go语言的两大feature。Go语言号称“互联网的C语言”,与使用传统的C语言相比,写一个Server所使用的代码更少,也更简单。写一个Server除了网络,另外就是并发,相对python等其它语言,Go对并发支持使得它有更好的性能。

Goroutine和channel是Go在“并发”方面两个核心feature。

Channel是goroutine之间进行通信的一种方式,它与Unix中的管道类似。

Channel声明:

ChannelType=("chan"|"chan""<-"|"<-""chan")ElementType.

例如:

varchchanint

varch1chan<-int//ch1只能写

varch2<-chanint//ch2只能读

channel是类型相关的,也就是一个channel只能传递一种类型。例如,上面的ch只能传递int。

在go语言中,有4种引用类型:slice,map,channel,interface。

Slice,map,channel一般都通过make进行初始化:

ci:=make(chanint)//unbufferedchannelofintegers

cj:=make(chanint,0)//unbufferedchannelofintegers

cs:=make(chan*os.File,100)//bufferedchannelofpointerstoFiles

创建channel时可以提供一个可选的整型参数,用于设置该channel的缓冲区大小。该值缺省为0,用来构建默认的“无缓冲channel”,也称为“同步channel”。

Channel作为goroutine间的一种通信机制,与操作系统的其它通信机制类似,一般有两个目的:同步,或者传递消息。

2.同步

c:=make(chanint)//Allocateachannel.

//Startthesortinagoroutine;whenitcompletes,signalonthechannel.

gofunc(){

list.Sort()

c<-1//Sendasignal;valuedoesnotmatter.

}()

doSomethingForAWhile()

<-c//Waitforsorttofinish;discardsentvalue.

上面的示例中,在子goroutine中进行排序操作,主goroutine可以做一些别的事情,然后等待子goroutine完成排序。

接收方会一直阻塞直到有数据到来。如果channel是无缓冲的,发送方会一直阻塞直到接收方将数据取出。如果channel带有缓冲区,发送方会一直阻塞直到数据被拷贝到缓冲区;如果缓冲区已满,则发送方只能在接收方取走数据后才能从阻塞状态恢复。

3.消息传递

我们来模拟一下经典的生产者-消费者模型。

funcProducer(queuechan<-int){

fori:=0;i<10;i++{

queue<-i

}

}

funcConsumer(queue<-chanint){

fori:=0;i<10;i++{

v:=<-queue

fmt.Println("receive:",v)

}

}

funcmain(){

queue:=make(chanint,1)

goProducer(queue)

goConsumer(queue)

time.Sleep(1e9)//让Producer与Consumer完成

}

上面的示例在Producer中生成数据,在Consumer中处理数据。

4.Server编程模型

在server编程,一种常用的模型:主线程接收请求,然后将请求分发给工作线程,工作线程完成请求处理。用go来实现,如下:

funchandle(r*Request){

process(r)//Maytakealongtime.

}

funcServe(queuechan*Request){

for{

req:=<-queue

gohandle(req)//Dontwaitforhandletofinish.

}

}

一般来说,server的处理能力不是无限的,所以,有必要限制线程(或者goroutine)的数量。在C/C++编程中,我们一般通过信号量来实现,在go中,我们可以通过channel达到同样的效果:

varsem=make(chanint,MaxOutstanding)

funchandle(r*Request){

sem<-1//Waitforactivequeuetodrain.

process(r)//Maytakealongtime.

<-sem//Done;enablenextrequesttorun.

}

funcServe(queuechan*Request){

for{

req:=<-queue

gohandle(req)//Dontwaitforhandletofinish.

}

}

我们通过引入semchannel,限制了同时最多只有MaxOutstanding个goroutine运行。但是,上面的做法,只是限制了运行的goroutine的数量,并没有限制goroutine的生成数量。如果请求到来的速度过快,会导致产生大量的goroutine,这会导致系统资源消耗完全。

为此,我们有必要限制goroutine的创建数量:

funcServe(queuechan*Request){

forreq:=rangequeue{

sem<-1

gofunc(){

process(req)//Buggy;seeexplanationbelow.

<-sem

}()

}

}

上面的代码看似简单清晰,但在go中,却有一个问题。Go语言中的循环变量每次迭代中是重用的,更直接的说就是req在所有的子goroutine中是共享的,从变量的作用域角度来说,变量req对于所有的goroutine,是全局的。

这个问题属于语言实现的范畴,在C语言中,你不应该将一个局部变量传递给另外一个线程去处理。有很多解决方法,这里有一个讨论。从个人角度来说,我更倾向下面这种方式:

funcServe(queuechan*Request){

forreq:=rangequeue{

sem<-1

gofunc(r*Request){

process(r)

<-sem

}(req)

}

}

至少,这样的代码不会让一个go的初学者不会迷糊,另外,从变量的作用域角度,也更符合常理一些。

在实际的C/C++编程中,我们倾向于工作线程在一开始就创建好,而且线程的数量也是固定的。在go中,我们也可以这样做:

funchandle(queuechan*Request){

forr:=rangequeue{

process(r)

}

}

funcServe(clientRequestschan*Request,quitchanbool){

//Starthandlers

fori:=0;i<MaxOutstanding;i++{

gohandle(clientRequests)

}

<-quit//Waittobetoldtoexit.

}

开始就启动固定数量的handlegoroutine,每个goroutine都直接从channel中读取请求。这种写法比较简单,但是不知道有没有“惊群”问题?有待后续分析goroutine的实现。

5.传递channel的channel

channel作为go语言的一种原生类型,自然可以通过channel进行传递。通过channel传递channel,可以非常简单优美的解决一些实际中的问题。

在上一节中,我们主goroutine通过channel将请求传递给工作goroutine。同样,我们也可以通过channel将处理结果返回给主goroutine。

主goroutine:

typeRequeststruct{

args[]int

resultChanchanint

}

request:=&Request{[]int{3,4,5},make(chanint)}

//Sendrequest

clientRequests<-request

//Waitforresponse.

fmt.Printf("answer:%d\n",<-request.resultChan)

主goroutine将请求发给requestchannel,然后等待resultchannel。子goroutine完成处理后,将结果写到resultchannel。

funchandle(queuechan*Request){

forreq:=rangequeue{

result:=do_something()

req.resultChan<-result

}

}

6.多个channel

在实际编程中,经常会遇到在一个goroutine中处理多个channel的情况。我们不可能阻塞在两个channel,这时就该select场了。与C语言中的select可以监控多个fd一样,go语言中select可以等待多个channel。

c1:=make(chanstring)

c2:=make(chanstring)

gofunc(){

time.Sleep(time.Second*1)

c1<-"one"

}()

gofunc(){

time.Sleep(time.Second*2)

c2<-"two"

}()

fori:=0;i<2;i++{

select{

casemsg1:=<-c1:

fmt.Println("received",msg1)

casemsg2:=<-c2:

fmt.Println("received",msg2)

}

}

在C中,我们一般都会传一个超时时间给select函数,go语言中的select没有该参数,相当于超时时间为0。

主要参考

https://golang.org/doc/effective_go.html

作者:YY哥

出处:http://www.cnblogs.com/hustcat/

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本文内容总结:Channel,1.概述,2.同步,3.消息传递,4.Server编程模型,5.传递channel的channel,6.多个channel,

原文链接:https://www.cnblogs.com/hustcat/p/4003729.html