Golang：有趣的 channel 應用

這是一個建立於 的文章，其中的資訊可能已經有所發展或是發生改變。

嚴格意義上說，本文是我另外一片文章《Golang Funny: Play with Channel》的中文版本。不過，畢竟是用中文當母語的，所以就不翻譯了，重新按照那個內容寫過吧。

channel 是 golang 裡相當有趣的一個功能，在我使用 golang 編碼的經驗裡，大部分事件都會是在享受 channel 和 goroutine 配合的樂趣。所以本文主要介紹 channel 的一些有趣的用法。

這裡有 Oling Cat 翻譯的Go程式設計語言規範裡關於 channel（通道）的描述：

通道提供了一種機制，它在兩個並發執行的函數之間進行同步，並通過傳遞（與該通道元素類型相符的）值來進行通訊。

這個個描述又乏味、又枯燥。在我第一次閱讀的時候，完全不明白這到底是個什麼玩意。事實上，可以認為 channel 是一個管道或者先進先出隊列，非常簡單且輕量。channel 並不是 Golang 首創的。它同樣作為內建功能出現在其他語言中。在大多數情況下，它是一個又大、又笨、又複雜的訊息佇列系統的一個功能。

下面就來一起找點樂子吧！

最常見的方式：生產者/消費者

生產者產生一些資料將其放入 channel；然後消費者按照順序，一個一個的從 channel 中取出這些資料進行處理。這是最常見的 channel 的使用方式。當 channel 的緩衝用盡時，生產者必須等待（阻塞）。換句話說，若是 channel 中沒有資料，消費者就必須等待了。

這個例子的原始碼在這裡。最好下載到本地運行。

生產者

func producer(c chan int64, max int) {    defer close(c)    for i:= 0; i < max; i ++ {        c <- time.Now().Unix()    }}

生產者產生“max”個 int64 的數字，並且將其放入 channel “c” 中。需要注意的是，這裡用 defer 在函數推出的時候關閉了 channel。

消費者

func consumer(c chan int64) {    var v int64    ok := true    for ok {        if v, ok = <-c; ok {            fmt.Println(v)        }    }}

從 channel 中一個一個的讀取 int64 的數字，然後將其列印在螢幕上。當 channel 被關閉後，變數“ok”將被設定為“false”。

自增長 ID 產生器

當生讓產者可以順序的產生整數。它就是一個自增長 ID 產生器。我將這個功能封裝成了一個包。並將其代碼託管在這裡。使用樣本可以參考這裡的代碼。

type AutoInc struct {    start, step int    queue chan int    running bool}func New(start, step int) (ai *AutoInc) {    ai = &AutoInc{        start: start,        step: step,        running: true,        queue: make(chan int, 4),    }    go ai.process()    return}func (ai *AutoInc) process() {    defer func() {recover()}()    for i := ai.start; ai.running ; i=i+ai.step {        ai.queue <- i    }}func (ai *AutoInc) Id() int {    return <-ai.queue}func (ai *AutoInc) Close() {    ai.running = false    close(ai.queue)}

訊號量

訊號量也是 channel 的一個有趣的應用。這裡有一個來自“高效Go編程”的例子。你應當讀過了吧？如果還沒有，現在就開始讀吧……

我在 Gearman 服務的 API 包 gearman-go 中使用了訊號量。在 worker/worker.go 的 232 行，在並行的 Worker.exec 的數量達到 Worker.limit 時，將被阻塞。

var sem = make(chan int, MaxOutstanding)func handle(r *Request) {    sem <- 1    // 等待允許存取；    process(r)  // 可能需要一個很長的處理過程；    <-sem       // 完成，允許存取另一個過程。}func Serve(queue chan *Request) {    for {        req := <-queue        go handle(req)  // 無需等待 handle 完成。    }}

隨機序列產生器

當然可以修改自增長 ID 產生器。讓生產者產生隨機數放入 channel。不過這挺無聊的，不是嗎？

這裡是隨機序列產生器的另一個實現。靈感來自語言規範。它會隨機的產生 0/1 序列：

func producer(c chan int64, max int) {    defer close(c)    for i:= 0; i < max; i ++ {        select { // randomized select            case c <- 0:            case c <- 1:        }    }}

逾時定時器

當一個 channel 被 read/write 阻塞時，它會被永遠阻塞下去，直到 channel 被關閉，這時會產生一個 panic。channel 沒有內建用於逾時的定時器。並且似乎也沒有計劃向 channel 添加一個這樣的功能。但在大多數情況下，我們需要一個逾時機制。例如，由於生產者執行的時候發生了錯誤，所以沒有向 channel 放入資料。消費者會被阻塞到 channel 被關閉。每次出錯都關閉 channel？這絕對不是一個好主意。

這裡有一個解決方案：

    c := make(chan int64, 5)    defer close(c)    timeout := make(chan bool)    defer close(timeout)    go func() {        time.Sleep(time.Second) // 等一秒        timeout <- true // 向逾時隊列中放入標誌    }()    select {        case <-timeout: // 逾時            fmt.Println("timeout...")        case <-c: // 收到資料            fmt.Println("Read a date.")    }

你注意到 select 語句了嗎？哪個 channel 先有資料，哪個分支先執行。因此……還需要更多的解釋嗎？

這同樣被使用在gearman-go 的用戶端 API 實現中，第 238 行。

在本文的英文版本發布後，@mjq 提醒我說可以用 time.After。在項目中，這確實是更好的寫法。我得向他道謝！同時我也閱讀了 src/pkg/time/sleep.go 第 74 行，time.After 的實現。其內部實現與上面的代碼完全一致。

還有更多……

上面提到的各種有趣的應用當然也可以在其他訊息佇列中實現，不過由於 channel 的簡單和輕量，使得 golang 的 channel 來實現這些有趣的功能具有實際意義，並有真實的應用情境。其實，我覺得有趣的 channel 用法遠不止這些。如果你發現了其他有趣的玩法，請務必告訴我。謝謝啦！