從Deadlock報錯理解Go_channel機制（二）

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上一篇主要討論了無緩衝通道遭遇死結的幾種情況，這篇文章我們繼續討論通道的另一種類型——緩衝通道（buffered channel）。

基本性質

緩衝通道顧名思義，就是帶有緩衝區（buffered）的通道。緩衝區作為資料的臨時儲存地區，可以作為資料的臨時存放空間。初始化如下：

var ch = make(chan int, 1)

make的第二個參數代表緩衝區的長度，也就是說，通道ch在接收到第一個訊息的時候不會掛起，它會把訊息存到緩衝區中等待接收的goroutine將其提走。如果此時未提走而新的訊息到達，通道將會阻塞並掛起。

更詳細地舉個例子：

func main() {    ch := make(chan int, 3)    ch <- 1    ch <- 2    ch <- 3}

在這段代碼中，通道ch可以緩衝三個資料，在流入一個資料main函數將掛起並返回死結錯誤。

緩衝通道和無緩衝通道的一個區別在於，在沒有滿容量的時候，緩衝通道可以在同一個goroutine中完成資料的傳輸和提取：

import "fmt"func main() {    ch := make(chan int, 3)    ch <- 1    ch <- 2    ch <- 3    fmt.Println(<-ch)    fmt.Println(<-ch)    fmt.Println(<-ch)}

結合前文提到通道的隊列屬性，這帶來的好處是，在未滿容量的情況下，緩衝通道可以作為安全執行緒的隊列使用。

通道訊息的讀模數式

接收通道資料的方式除了一個一個讀取（如上範例程式碼）之外，Go還提供了range關鍵字：

import "fmt"func main() {    ch := make(chan int, 3)    ch <- 1    ch <- 2    ch <- 3    // close(ch)    for value := range ch {        fmt.Println(value)    }}

然而上述代碼在執行完畢後會報deadlock的錯誤，其原因在於range不會自動檢測通道是否乾涸（drained），在提取完全部資料後，再次提取會使main函數掛起。解決方案也有兩個，第一個是在for迴圈中設定長度檢測，如果通道buffer為空白則跳出迴圈；第二種是在接受完全部資料後關閉通道。這裡值得注意的一點是，關閉狀態的通道永遠不會阻塞。

第二種方法揭示了通道的另一個特性：對於關閉的通道無法再接收新的資料，但是可以嘗試提取其中存留的資料。

容量為1的緩衝通道

根據通道的特性我們不難發現，如果將通道容量設定為1，我們可以利用它作為訊號量（semaphore）來保護共用變數（shared variable）的安全執行緒。

// gop1.io/ch9/bank2var (    sema = make(chan struct{}, 1)    balance int)func Deposit(amount int) {    sema <- struct{} // acquire token    balance = balance + amount    <- sema // release token}func Balance() int {    sema <- struct{} // acquire token    b := balance    <-sema // release token    return b}

這種為共用變數加的鎖我們稱之為二元訊號量（binary semaphore）。由於二元訊號量十分有用，Go甚至提供了專門的sync庫協助我們更方便地使用鎖。上述代碼可以改寫如下：

import "sync"var (    mu sync.Mutex // guards balance    balance int)func Deposit(amount int) {    mu.Lock()    balance = balance + amount    mu.Unlock()}func Balance() int {    mu.Lock()    defer mu.Unlock()    // maybe more operations here    return balance}

Balance函數中我們利用defer防止因error或者panic導致鎖未解除。

Reference: Donovan, Alan AA, and Brian W. Kernighan. The Go programming language. Addison-Wesley Professional, 2015.

-完-