一文讀懂goroutine和channel

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背景介紹

大家都知道行程是作業系統資源分配的基本單位，有獨立的記憶體空間，執行緒可以共享同一個行程的記憶體空間，所以執行緒相對輕量，背景關系切換開銷也小，雖然執行緒已經比較輕量了，但還是占近1M的記憶體，而今天介紹的有“輕量級執行緒”之稱的Goroutine，可以小至幾十K甚至幾K，切換的開銷更小，

除此之外，在傳統Socket編程時，需要維護一個執行緒池來為每個Socket收發包分配執行緒，而且需要將CPU與執行緒數建立對應關系，確保每個任務都能被及時分配給CPU，而Go程式可以智能地將goroutine中的任務分配到CPU，

如何使用

我們現在假設一個場景，你是一家公司老總，每天要花兩小時處理郵件，六小時開會，那么，程式可以這樣撰寫，

func main() {

	time.Sleep(time.Hour * 2) //處理郵件
	time.Sleep(time.Hour * 6) //開會

	fmt.Println("作業完成了")
}

運行一下

果然，要8小時才能完成作業，那么怎么簡化作業呢？沒錯，請一個助理小姐姐幫忙，就讓她來處理郵件，這樣你就只需6小時開會就行了，

開始寫代碼吧，先來定義一個助理函式，

func assistant() {
	time.Sleep(time.Hour * 2)
}

然后在主函式用一條神器的命令go呼叫它，這樣助理的耗時久不再占用你的時間了，

func main() {

	go assistant()

	time.Sleep(time.Hour * 6) //開會

	fmt.Println("作業完成了")
}

運行一下

真的只花了六個小時就完成作業了，各位看官們，看到沒，這就是協程，只需要go命令加上函式名，就這么簡單，

但是我知道勤奮的你是不會滿足于現狀的，

匿名函式

另外，既然goroutine支持普通函式，當然也就支持匿名函式，

go func() {
  time.Sleep(time.Hour * 2)
}()

協程間如何通訊

雖然我們可以輕松地創建一堆協程，但是不能通信的協程是沒有靈魂的，假如助理正在幫你處理郵件時，你突然想請她喝奶茶，那是不是要通知她？

那怎么通知呢？這就引出了大名鼎鼎的channel，漢譯“通道”，顧名思義它的作用就是在協程之間建立通道，一端可以將資料源源不斷地傳送到通道的另一端，

而宣告方式也非常簡單，只需要make一下，拿下方代碼為例，它代表初始化一個通道型別變數，并且通道里只能存放string型別的資料，

ch := make(chan string)

初始化完成后，要想與協程函式建立連接，得先把chan變數傳給協程函式，

go assistant(ch)

當然，協程函式要能接收chan才行，我們縱深到函式內部，看看都干了些什么，

func assistant(ch chan string) {

	go func() {
		for {
			fmt.Println("看了一封郵件")
			time.Sleep(time.Second * 1)
		}
	}()

	msg := <-ch
	if msg == "喝奶茶去唄" {
		ch <- "好啊"
	}
}

函式內部又起了一個協程專門處理郵件，同時另外一邊等待老板通知，細心的你應該看出如何取通道資料了，沒錯，只需要在通道變數前加上<-符號就可以將值取出，同樣的，符號加在后面就是往通道塞資料，

ch <- "pingyeaa"
<- ch

如果通道沒有資料，消費端就會一直阻塞，直到有資料為止，當然編譯器是很聰明的，在編譯的時候如果發現沒有地方往通道里塞資料，它就會panic，提示死鎖，

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

繼續來看代碼，大致意思就是老板如果發“喝奶茶去唄”，就回傳“好啊”，因為通道里一開始是沒資料的，所以該協程會一直阻塞，直到主函式往通道中寫入了訊息，

現在來看下主函式的實作邏輯，宣告通道和傳入通道變數就不再贅述了，我們只需要等待5秒鐘之后往通道里寫入喝奶茶訊息即可，因為剛才assistant協程接收到訊息后會往ch寫入“好啊”訊息，所以主函式在發完請求之后應該再讀取從助理那邊傳遞來的訊息，

ch := make(chan string)

go assistant(ch)

time.Sleep(time.Second * 5)
ch <- "喝奶茶去唄"

resp := <-ch
fmt.Println(resp)

同樣，主函式的<-ch也會一直阻塞，直到助理回復訊息，另外有兩點需要注意，第一，如果main函式趕在goroutine之前執行完畢，那么goroutine也會銷毀；第二，main也是goroutine，

最后，關閉通道，其實通道關閉不是必須的，它與檔案不同，如果沒有goroutine使用到channel，就會自動銷毀，而close的作用是用來通知通道的另一端不再發送訊息了，另一端可以通過<-ch的第二個引數來獲取通道關閉情況，

close(ch)

data, ok := <-ch

通道的多路復用select

剛才的示例中的<-ch只能讀取通道的一條訊息，如果通道里不止一條訊息，該怎么讀取呢？

應該很多同學跟我一樣想到的是遍歷，沒錯，遍歷確實可以拿到通道資料，

for {
  fmt.Println(<-ch)
}

也可以這么遍歷，

for d := range ch {
  fmt.Println(d)
}

但是，如果需要同時接收多個通道資料該怎么辦？回圈中接收兩個通道變數？

for {
  data, ok := <-ch1
  data, ok := <-ch2
}

這種方式雖然可以取出資料，但是性能較差，官方給我們提供的select關鍵詞就是專門用來解決多通道資料讀取問題的，語法與switch非常相似，select會將多個通道傳來的資料分發到不同的處理邏輯中，

func main() {

	ch1 := make(chan int)
	ch2 := make(chan int)

	go func() {
		for {
			select {
			case d := <-ch1:
				fmt.Println("ch1", d)
			case d := <-ch2:
				fmt.Println("ch2", d)
			}
		}
	}()

	ch1 <- 1
	ch1 <- 2
	ch2 <- 2
	ch1 <- 3
}

模擬超時

除此之外，有些情況下我們不希望通道阻塞太久，假設5秒鐘還取不出通道的資料，就超時退出，那我們可以使用time.After方法來實作，time.After會回傳一個通道型別，它的作用是傳入一個目標時間（比如5s），我們在5秒后就可以通過通道獲取預設定的超時通知，這樣就達到了定時器的目的，

func main() {

	ch1 := make(chan int)
	ch2 := make(chan int)

	go func() {
		for {
			select {
			case d := <-ch1:
				fmt.Println("ch1", d)
			case d := <-ch2:
				fmt.Println("ch2", d)
			case <-time.After(time.Second * 5):
				fmt.Println("接收超時")
			}
		}
	}()

	time.Sleep(time.Second * 6)
}

通道關閉延伸閱讀

已關閉的通道再發送資料會觸發panic

ch := make(chan int)
close(ch)
ch <- 1

panic: send on closed channel

通道設定長度

可以通過make方法設定通道長度，作為緩沖區，通道滿時生產者端會阻塞，通道取空后消費端會阻塞，

ch := make(chan int, 3)

ch <- 1
ch <- 2
ch <- 2
ch <- 2

fmt.Println(len(ch))

已關閉的通道依然可以讀取資料

ch := make(chan int, 3)

ch <- 1
ch <- 2
ch <- 2

close(ch)

for d := range ch {
  fmt.Println(d)
}

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標籤：Go

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