一文初探 Goroutine 与 channel基本用法
前言
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!
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 channel
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。
func main() { ch := make(chan int, 5) ch <- 1 close(ch) ch <- 2 // panic: send on closed channel }
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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