Go语言中的管道(Channel)总结

管道(Channel)是Go语言中比较重要的部分,经常在Go中的并发中使用。今天尝试对Go语言的管道来做以下总结。总结的形式采用问答式的方法,让答案更有目的性。

Q1.管道是什么?
管道是Go语言在语言级别上提供的goroutine间的通讯方式,我们可以使用channel在多个goroutine之间传递消息。channel是进程内的通讯方式,是不支持跨进程通信的,如果需要进程间通讯的话,可以使用Socket等网络方式。

以上是管道的概念,下面我们就看下管道的语法。

Q2.管道的语法?

整个Go语言的语法都比较简洁,管道也不例外,其语法如下所示:

在此应当注意,管道是类型相关的,即一个管道只能传递一种类型的值。管道中的数据是先进先出的。

 1 // 声明方式,在此ElemType是指此管道所传递的类型
 2 var chanName chan ElemType
 3 // 声明一个传递类型为int的管道
 4 var ch chan int
 5 // 声明一个map,元素是bool型的channel
 6 var m map[string] chan bool
 7 
 8 // 定义语法,定义需要使用内置函数make()即可,下面这行代码是声明+定义一个整型管道
 9 ch := make(chan int)
10 // 事先定义好管道的size,下面这行代码定义管道的size为100
11 ch := make(chan int, 100)
12 
13 // 由管道中读写数据,<-操作符是与最左边的chan优先结合的
14 // 向管道中写入一个数据,在此需要注意:向管道中写入数据通常会导致程序阻塞,直到有
15 // 其他goroutine从这个管道中读取数据
16 ch<- value
17 // 读取数据,注意:如果管道中没有数据,那么从管道中读取数据会导致程序阻塞,直到有数据
18 value := <-ch
19 
20 // 单向管道
21 var ch1 chan<- float64     // 只能向里面写入float64的数据,不能读取
22 var ch2 <-chan int         // 只能读取int型数据
23 
24 // 关闭channel,直接调用close()即可
25 close(ch)
26 // 判断ch是否关闭,判断ok的值,如果是false,则说明已经关闭(关闭的话读取是不会阻塞的)
27 x, ok := <-ch

Q3.管道的使用场景?

在第一个问题中,我们已经知道管道可以做进程间通讯,Go中自带了对协程的支持(关键字go),而管道就是各个协程间通讯的一个方法。这里我们举些简单的小例子来说明一下管道如何在协程中使用。

 1 package main
 2 import "fmt"
 3 
 4 func print() {
 5     fmt.Println("Hello world")
 6 }
 7 
 8 func main() {
 9     for i := 0; i < 10; i++ {
10         go print()
11     }
12 }

上面的代码意思大致是:使用协程来并行输出10次 "Hello world", 但是大家运行上面代码的时候,会发现不会有输出。这是因为虽然使用go关键字进行了协程的创建,但是还没有等到执行的时候,main函数已经退出来了,进程已经关闭,所以起来的协程也不会被执行。

如果你有C相关的多线程经验时,可已经将协程改为线程,之后调用线程的join方法,让主线程等待子线程执行完毕后再退出。而在Go语言中,我们可以利用管道的写入阻塞和读取阻塞来完成类似线程join的行为。代码如下所示:

 1 package main
 2 import "fmt"
 3 
 4 func print(ch chan int) {
 5     fmt.Println("Hello world")
 6     ch<- 1
 7 }
 8 
 9 func main() {
10     chs := make([]chan int)
11     for i := 0; i < 10; i++ {
12         chs[i] = make(chan int)
13         go print(chs[i])
14     }
15     
16     for _, ch := range(chs){
17         <-ch
18     }
19 }

通过以上代码,我们就可以完成了并行输出10此Hello world 的效果。

有一个问题留给大家,如果将 print改为

func print(ch chan int){
     ch<- 1
     fmt.Println("Hello world")
}

会打印出什么呢?

由于水平有限,难免会有错误,请大家指正。
谢谢。