Go语言之通道

上一篇我们讲的原子函数和互斥锁，都可以保证共享数据的读写。但是呢，它们还是有点复杂，而且影响性能。对此，Go又为我们提供了一种工具，这就是通道。

所以在多个goroutine并发中，我们不仅可以通过原子函数和互斥锁保证对共享资源的安全访问，消除竞争的状态，还可以通过使用通道，在多个goroutine发送和接受共享的数据，达到数据同步的目的。

通道，它有点像在两个routine之间架设的管道：一个goroutine可以往这个管道里塞数据，另外一个可以从这个管道里取数据。有点类似于我们说的队列。

声明一个通道很简单，我们使用chan关键字即可。除此之外，还要指定通道中发送和接收数据的类型，这样我们才能知道，要发送什么类型的数据给通道，也知道从这个通道里可以接收到什么类型的数据。

ch:=make(chan int)

通道类型和Map这些类型一样，可以使用内置的make函数声明初始化。这里我们初始化了一个chan int类型的通道，所以我们只能往这个通道里发送int类型的数据，当然接收也只能是int类型的数据。

我们知道，通道是用于在goroutine之间通信的，它具有发送和接收两个操作，而且这两个操作的运算符都是<-。

ch <- 2 //发送数值2给这个通道
x:=<-ch //从通道里读取值，并把读取的值赋值给x变量
<-ch //从通道里读取值，然后忽略

看例子，慢慢理解发送和接收的用法。发送操作<-在通道的后面，看箭头方向，表示把数值 2 发送到通道ch里；接收操作<-在通道的前面，而且是一个一元操作符，看箭头方向，表示从通道ch里读取数据。读取的数据可以赋值给一个变量，也可以忽略。

通道我们还可以使用内置的close函数关闭。

close(ch)

如果一个通道被关闭了，我们就不能往这个通道里发送数据了，如果发送的话，会引起painc异常。但是，我们还可以接收通道里的数据，如果通道里没有数据的话，接收的数据是nil。

刚刚我们使用make函数初始化的时候，只有一个参数，其实make还可以有第二个参数，用于指定通道的大小。默认没有第二个参数的时候，通道的大小为 0 ，这种通道也被成为无缓冲通道。

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

看例子，其中第一个和第二个初始化是等价的。第三个初始化创建了一个大小为 2 的通道，这种称为有缓冲通道。

无缓冲的通道

无缓冲的通道指的是通道的大小为 0 。也就是说，这种类型的通道在接收前没有能力保存任何值，它要求发送goroutine和接收goroutine同时准备好，才可以完成发送和接收操作。

从上面无缓冲的通道定义来看，发送goroutine和接收gouroutine必须是同步的。同时准备后，如果没有同时准备好的话，先执行的操作就会阻塞等待，直到另一个相对应的操作准备好为止。这种无缓冲的通道我们也称之为同步通道。

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

    fmt.Println(<-ch)}

在前面的例子中，我们为了演示goroutine，防止程序提前终止，都是使用sync.WaitGroup进行等待。现在的这个例子就不用了，我们使用同步通道来等待。

在计算sum和的goroutine没有执行完，把值赋给ch通道之前，fmt.Println(<-ch)会一直等待，所以main主goroutine就不会终止。只有当计算和的goroutine完成，并且发送到ch通道的操作准备好后，同时<-ch就会接收计算好的值，然后打印出来。

管道

我们在使用Bash的时候，有个管道操作|。它的意思是把上一个操作的输出，当成下一个操作的输入，连起来，做一连串的处理操作。

  ~ ls |grep 'D'
Desktop
Documents
Downloads

比如上面这个例子的意思是，先使用ls命令，把当前目录下的目录和文件列出来，作为下一个grep命令的输入，然后通过grep命令，匹配我们需要显示的目录和文件，这里匹配以D开头的文件名或者目录名。

其实我们使用通道也可以做到管道的效果，我们只需要把一个通道的输出，当成下一个通道的输入即可。

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

    fmt.Println(<-two)}

这里例子中我们定义两个通道one和two，然后按照顺序，先把 100 发送给通道one，然后用另外一个goroutine从one接收值，再发送给通道two，最终在主goroutine里等着接收打印two通道里的值。这就类似于一个管道的操作，把通道one的输出，当成通道two的输入，类似于接力赛一样。

有缓冲的通道

有缓冲通道，其实是一个队列，这个队列的最大容量就是我们使用make函数创建通道时，通过第二个参数指定的。

ch := make(chan int, 3)

这里创建容量为 3 的、有缓冲的通道。对于有缓冲的通道，向其发送操作就是向队列的尾部插入元素，接收操作则是从队列的头部删除元素，并返回这个刚刚删除的元素。

当队列满的时候，发送操作会阻塞；当队列空的时候，接受操作会阻塞。有缓冲的通道，不要求发送和接收操作是同步的，相反可以解耦发送和接收操作。

想知道通道的容量以及里面有几个元素数据怎么办？其实和map一样，使用cap和len函数就可以了。

cap(ch)
len(ch)

cap函数返回通道的最大容量，len函数返回现在通道里有几个元素。

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) { /* ... */ }

这是Go语言圣经里比较有意义的一个例子，例子是想获取服务端的一个数据，不过这个数据在三个镜像站点上都存在，这三个镜像分散在不同的地理位置，而我们的目的又是想最快地获取数据。

所以这里，我们定义了一个容量为 3 的通道responses，然后同时发起 3 个并发goroutine向这三个镜像获取数据，获取到的数据发送到通道responses中，最后我们使用return <-responses返回获取到的第一个数据，也就是最快返回的那个镜像的数据。

单向通道

有时候，我们有一些特殊场景，比如限制一个通道只可以接收，但是不能发送；有时候限制一个通道只能发送，但是不能接收，这种通道我们称为单向通道。

定义单向通道也很简单，只需要在定义的时候，带上<-即可。

var send chan<- int //只能发送
var receive <-chan int //只能接收

注意<-操作符的位置，在后面是只能发送，对应发送操作；在前面是只能接收，对应接收操作。

单向通道应用于函数或者方法的参数比较多，比如：

func counter(out chan<- int) {
}

例子这样的，只能进行发送操作，防止使用接收操作。如果使用了接收操作，在编译的时候就会报错的。

使用通道可以很简单地在goroutine之间共享数据，下一篇会具体介绍一些例子，以便更好地理解并发。