Go語言中緩衝的通道(buffered channel)是一種在被接收前能存儲或者多個值的通道。這種類型的通道並不強制要求goroutine之間同時完成發送和接收。通道會阻塞發送和接收動作的條件也會不同。只有在通道中沒有要接收的值時,接收動作纔會阻塞。只有在通道沒有可用緩衝容納被髮送的值,發送動作纔會阻塞。
這導致有緩衝的通告和無緩衝的通道之間的一個很大的不同:無緩衝的通道保證進行發送和接收的goroutine會在同一時間進行數據交換;有緩衝的通道沒有這種保證。在無緩衝通道的基礎上,爲通道增加一個有限大小的存儲空間形成帶緩衝通道。帶緩衝通道在發送時無需等待接收方接收即可完成發送過程,並且不會發生阻塞,只有當存儲空間滿時纔會發生阻塞。同理,如果緩衝通道中有數據,接收時將不會發生阻塞,直到通道中沒有數據可讀時,通道將會再度阻塞。
無緩衝通道保證收發過程同步。無緩衝收發過程類似於快遞員給你電話讓你下樓取快遞,整個遞交快遞的過程是同步發生的,你和快遞員不見不散。但這樣做快遞員就必須等待所有人下樓完成操作後才能完成所有投遞工作。如果快遞員將快遞放入快遞櫃中,並通知用戶來取,快遞員和用戶就成了異步收發過程,效率可以有明顯的提升。帶緩衝的通道就是這樣的一個“快遞櫃”。
創建帶緩衝通道
如何創建帶緩衝的通道呢?參加如下代碼:
通道實例 :=make(chan 通道類型,緩衝大小)
- 通道類型:和緩衝通道用法一致,影響通道發送和接收的數據類型;
- 緩衝大小:決定通道最多可以保存的元素數量;
- 通道類型:被創建出的通道實例;
下面通過一個例子來理解帶緩衝通道的用法,如下:
package main
import "fmt"
func main() {
//創建一個3個元素緩衝大小的整型通道
ch := make(chan int, 3)
//查看當前通道的大小
fmt.Println(len(ch))
//發送3個整型元素到通道
ch <- 1
ch <- 2
ch <- 3
//查看當前通道的大小
fmt.Println(len(ch))
}
代碼輸出如下:
0
3
代碼說明如下:
第 8 行,創建一個帶有 3 個元素緩衝大小的整型類型的通道。
第 11 行,查看當前通道的大小。帶緩衝的通道在創建完成時,內部的元素是空的,因此使用 len() 獲取到的返回值爲 0。
第 14~16 行,發送 3 個整型元素到通道。因爲使用了緩衝通道。即便沒有 goroutine 接收,發送者也不會發生阻塞。
第 19 行,由於填充了 3 個通道,此時的通道長度變爲 3。
阻塞條件
帶緩衝在很多特性上和無緩衝通道是類似的。緩衝通道可以看作是長度永遠爲 0 的帶緩衝通道。因此根據這個特性,帶緩衝通道在下面列舉的情況下依然會發生阻塞:
- 帶緩衝通道被填滿時,嘗試再次發送實時數據發生阻塞;
- 帶緩衝通道爲空時,嘗試接收數據時發生阻塞。
爲什麼Go語言對通道要限制長度而不是提供無限長度的通道?
我們知道通道(channel)是兩個gorountine間通信橋樑。使用goroutine的代碼必然有一方提供數據,一方消費數據。當提供數據一方的數據供給速度大於消費方的數據處理速度時,如果通道不限制長度,那麼內存將不斷膨脹直達應用崩潰。因此限制通道的長度有利於約束數據提供方的供給速度,供給數據量必須在消費方處理量+通道長度的範圍內,才能正常地處理數據。