Golang 的 Channel 類型

介紹

Channel 是 Go 語言中被用來實現並行計算方程之間通信的類型。其功能是允許線程間通過發送和接收來傳輸指定類型的數據。其初始值是 nil。

創建 Channel

創建 Channel 的方法如下：

var c1 chan [value type]
c1 = make([channel type] [value type], [capacity])

• [value type] 定義的是 Channel 中所傳輸數據的類型。
• [channel type] 定義的是 Channel 的類型，其類型有以下三種：
  • “chan” 可讀可寫——“chan int” 則表示可讀寫 int 數據的 channel
  • "chan<-" 僅可寫——“chan<- float64” 則表示僅可寫64位 float 數據的 channel
  • “<-chan” 僅可讀——“<-chan int” 則表示僅可讀 int 數據的 channel
• [capacity] 是一個可選參數，其定義的是 channel 中的緩存區 (buffer)。如果不填則默認該 channel 沒有緩衝區 (unbuffered)。對於沒有緩衝區的 channel，消息的發送和收取必須能同時完成，否則會造成阻塞並提示死鎖錯誤。對於 channel 的阻塞和非阻塞將在後面詳細介紹。

比如我們想創建了一個讀寫 int 類型，buffer 長度 100 的 channel c1，則如下：

var c1 chan int
c1 = make(chan int, 100)

通過 Channel 發送和接收消息

示例代碼：

package main
 
import "fmt"
 
func main(){
  //定義變量
  var c1 chan int
  var i1 int
  //初始化 channel
  c1 = make(chan int, 100)
  //向 channel c1 發送（寫入）一個 int 20
  c1 <- 20
  //從 channel c1 接收（讀取）一個 int 並賦值給 i1
  i1 = <- c1
  //將 i1 打印輸出
  fmt.Println("received: ", i1, " from c1")
}

運行結果：

received:  20  from c1

使用 Channel 發生死鎖

如下代碼會出現死鎖：

package main
 
import "fmt"
import "time"
 
func main(){
  var c1 chan string
  c1 = make(chan string)
  func() {
    time.Sleep(time.Second * 2)
    c1 <- "result 1"
  }()
  fmt.Println("received: '", <- c1,"' from c1")
}

因爲對 channel 的發送和接收動作永遠不會同時發生，從而阻塞造成死鎖。解決該問題的方式有兩種。

避免死鎖方法一：使用 go 語句進行並行計算

package main
 
import "fmt"
import "time"
 
func main(){
  var c1 chan string
  c1 = make(chan string)
  go func() {
    time.Sleep(time.Second * 2)
    c1 <- "result 1"
  }()
  fmt.Println("received: '", <- c1,"' from c1")
}

通過 go 語句定義發送操作的方程在另一個線程並行運行，這樣發送和接收操作就可以同時發生，從而能夠解決死鎖問題。

避免死鎖方法二：使用 buffer

package main
 
import "fmt"
import "time"
 
func main(){
  var c1 chan string
  c1 = make(chan string,1) //這裏我們設置了一個長度爲 1 的 buffer
  func() {
    time.Sleep(time.Second * 2)
    c1 <- "result 1"
  }()
  fmt.Println("received: '", <- c1,"' from c1")
}

爲 channel 添加一個緩衝區（buffer），這樣只要 buffer 沒有用盡，阻塞就不會發生，死鎖也不會發生。

即使有 buffer，如果當一個 channel 並沒有多餘的數據發送進來時，你做出接收消息的動作也會造成 channel 的阻塞和死鎖。合理使用 select 語句可以規避該問題，詳見：golang channel阻塞與非阻塞用法