Go語言實戰筆記（十四）| Go 通道

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上一篇我們講的原子函數和互斥鎖，都可以保證共用資料的讀寫，但是呢，它們還是有點複雜，而且影響效能，對此，Go又為我們提供了一種工具，這就是通道。

所以在多個goroutine並發中，我們不僅可以通過原子函數和互斥鎖保證對共用資源的安全訪問，消除競爭的狀態，還可以通過使用通道，在多個goroutine發送和接受共用的資料，達到資料同步的目的。

通道，他有點像在兩個routine之間架設的管道，一個goroutine可以往這個管道裡塞資料，另外一個可以從這個管道裡取資料，有點類似於我們說的隊列。

聲明一個通道很簡單，我們使用chan關鍵字即可，除此之外，還要指定通道中發送和接收資料的類型，這樣我們才能知道，要發送什麼類型的資料給通道，也知道從這個通道裡可以接收到什麼類型的資料。

1	ch:=make(chan int)

通道類型和Map這些類型一樣，可以使用內建的make函式宣告初始化，這裡我們初始化了一個chan int類型的通道，所以我們只能往這個通道裡發送int類型的資料，當然接收也只能是int類型的資料。

我們知道，通道是用於在goroutine之間通訊的，它具有發送和接收兩個操作，而且這兩個操作的運算子都是<-。

123	ch <- 2 //發送數值2給這個通道x:=<-ch //從通道裡讀取值，並把讀取的值賦值給x變數<-ch //從通道裡讀取值，然後忽略

看例子，慢慢理解發送和接收的用法。發送操作<-在通道的後面，看箭頭方向，表示把數值2發送到通道ch裡；接收操作<-在通道的前面，而且是一個一元操作符，看箭頭方向，表示從通道ch裡讀取資料。讀取的資料可以賦值給一個變數，也可以忽略。

通道我們還可以使用內建的close函數關閉。

1

close(ch)

如果一個通道被關閉了，我們就不能往這個通道裡發送資料了，如果發送的話，會引起painc異常。但是，我們還可以接收通道裡的資料，如果通道裡沒有資料的話，接收的資料是nil。

剛剛我們使用make函數初始化的時候，只有一個參數，其實make還可以有第二個參數，用於指定通道的大小。預設沒有第二個參數的時候，通道的大小為0，這種通道也被成為無緩衝通道。

123	ch:=make(chan int)ch:=make(chan int,0)ch:=make(chan int,2)

看例子，其中第一個和第二個初始化是等價的。第三個初始化建立了一個大小為2的通道，這種稱為有緩衝通道。

無緩衝的通道

無緩衝的通道指的是通道的大小為0，也就是說，這種類型的通道在接收前沒有能力儲存任何值，它要求發送goroutine和接收goroutine同時準備好，才可以完成發送和接收操作。

從上面無緩衝的通道定義來看，發送goroutine和接收gouroutine必須是同步的，同時準備後，如果沒有同時準備好的話，先執行的操作就會阻塞等待，直到另一個相對應的操作準備好為止。這種無緩衝的通道我們也稱之為同步通道。

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func main() {ch := make(chan int)go func() {var sum int = 0for i := 0; i < 10; i++ {sum += i}ch <- sum}()fmt.Println(<-ch)}

在前面的例子中，我們為了示範goroutine，防止程式提前終止，都是使用sync.WaitGroup進行等待，現在的這個例子就不用了，我們使用同步通道來等待。

在計算sum和的goroutine沒有執行完，把值賦給ch通道之前，fmt.Println(<-ch)會一直等待，所以main主goroutine就不會終止，只有當計算和的goroutine完成後，並且發送到ch通道的操作準備好後，同時<-ch就會接收計算好的值，然後列印出來。

管道

我們在使用Bash的時候，有個管道操作|,它的意思是把上一個操作的輸出，當成下一個操作的輸入，連起來，做一連串的處理操作。

1234	➜ ~ ls |grep 'D' DesktopDocumentsDownloads

比如上面這個例子的意思是，先使用ls命令，把目前的目錄下的目錄和檔案列出來，作為下一個grep命令的輸入，然後通過grep命令，匹配我們需要顯示的目錄和檔案，這裡匹配以D開頭的檔案名稱或者目錄名。

其實我們使用通道也可以做到管道的效果，我們只需要把一個通道的輸出，當成下一個通道的輸入即可。

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func main() {one := make(chan int)two := make(chan int)go func() {one<-100}()go func() {v:=<-onetwo<-v}()fmt.Println(<-two)}

這裡例子中我們定義兩個通道one和two，然後按照順序，先把100發送給通道one,然後用另外一個goroutine從one接收值，再發送給通道two,最終在主goroutine裡等著接收列印two通道裡的值，這就類似於一個管道的操作，把通道one的輸出，當成通道two的輸入，類似於接力賽一樣。

有緩衝的通道

有緩衝通道，其實是一個隊列，這個隊列的最大容量就是我們使用make函數建立通道時，通過第二個參數指定的。

1	ch := make(chan int, 3)

這裡建立容量為3的，有緩衝的通道。對於有緩衝的通道，向其發送操作就是向隊列的尾部插入元素，接收操作則是從隊列的頭部刪除元素，並返回這個剛剛刪除的元素。

當隊列滿的時候，發送操作會阻塞；當隊列空的時候，接受操作會阻塞。有緩衝的通道，不要求發送和接收操作時同步的，相反可以解耦發送和接收操作。

想知道通道的容量以及裡面有幾個元素資料怎麼辦？其實和map一樣，使用cap和len函數就可以了。

12	cap(ch)len(ch)

cap函數返回通道的最大容量，len函數返回現在通道裡有幾個元素。

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func mirroredQuery() string { responses := make(chan string, 3) go func() { responses <- request("asia.gopl.io") }() go func() { responses <- request("europe.gopl.io") }() go func() { responses <- request("americas.gopl.io") }() return <-responses // return the quickest response}func request(hostname string) (response string) { /* ... */ }

這是Go語言聖經裡比較有意義的一個例子，例子是想擷取服務端的一個資料，不過這個資料在三個鏡像網站上都存在，這三個鏡像分散在不同的地理位置，而我們的目的又是想最快的擷取到資料。

所以這裡，我們定義了一個容量為3的通道responses，然後同時發起3個並發goroutine向這三個鏡像擷取資料，擷取到的資料發送到通道responses中，最後我們使用return <-responses返回擷取到的第一個資料，也就是最快返回的那個鏡像的資料。

單向通道

有時候，我們有一些特殊情境，比如限制一個通道只可以接收，但是不能發送；有時候限制一個通道只能發送，但是不能接收，這種通道我們稱為單向通道。

定義單向通道也很簡單，只需要在定義的時候，帶上<-即可。

12	var send chan<- int //只能發送var receive <-chan int //只能接收

注意<-操作符的為止，在後面是只能發送，對應發送操作；在前面是只能接收，對應接收操作。

單向通道應用於函數或者方法的參數比較多，比如

12	func counter(out chan<- int) {}

例子這樣的，只能進行發送操作，防止誤操作，使用了接收操作，如果使用了接收操作，在編譯的時候就會報錯的。

使用通道可以很簡單的在goroutine之間共用資料，下一篇會具體介紹一些例子，以便更好的理解並發。

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