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总结了才知道，原来channel有这么多用法！

2020-06-10 02:51:09 admin 771

这篇文章总结了channel的10种常用操作，以一个更高的视角看待channel，会给大家带来对channel更全面的认识。

在介绍10种操作前，先简要介绍下channel的使用场景、基本操作和注意事项。

## channel的使用场景

把channel用在 **数据流动的地方** ：

1. 消息传递、消息过滤
  2. 信号广播
  3. 事件订阅与广播
  4. 请求、响应转发
  5. 任务分发
  6. 结果汇总
  7. 并发控制
  8. 同步与异步
  9. ...

## channel的基本操作和注意事项

channel存在`3种状态`：

1. nil，未初始化的状态，只进行了声明，或者手动赋值为`nil`
  2. active，正常的channel，可读或者可写
  3. closed，已关闭， **千万不要误认为关闭channel后，channel的值是nil**

channel可进行`3种操作`：

1. 读
  2. 写
  3. 关闭

把这3种操作和3种channel状态可以组合出`9种情况`：

操作 | nil的channel | 正常channel | 已关闭channel  
---|---|---|---  
<\- ch | 阻塞 | 成功或阻塞 | 读到零值  
ch <- | 阻塞 | 成功或阻塞 | panic  
close(ch) | panic | 成功 | panic  
  
对于nil通道的情况，也并非完全遵循上表， **有1个特殊场景**
：当`nil`的通道在`select`的某个`case`中时，这个case会阻塞，但不会造成死锁。

_参考代码请看：[https://dave.cheney.net/2014/03/19/channel-
axioms](https://links.jianshu.com/go?to=https%3A%2F%2Fdave.cheney.net%2F2014%2F03%2F19%2Fchannel-
axioms)_

下面介绍使用channel的10种常用操作。

## 1\. 使用for range读channel

* 场景：当需要不断从channel读取数据时
  * 原理：使用`for-range`读取channel，这样既安全又便利，当channel关闭时，for循环会自动退出，无需主动监测channel是否关闭，可以防止读取已经关闭的channel，造成读到数据为通道所存储的数据类型的零值。
  * 用法：

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

## 2\. 使用`_,ok`判断channel是否关闭

* 场景：读channel，但不确定channel是否关闭时
  * 原理：读已关闭的channel会得到零值，如果不确定channel，需要使用`ok`进行检测。ok的结果和含义： 
    * `true`：读到数据，并且通道没有关闭。
    * `false`：通道关闭，无数据读到。
  * 用法：

if v, ok := <- ch; ok {
        fmt.Println(v)
    }

## 3\. 使用select处理多个channel

* 场景：需要对多个通道进行同时处理，但只处理最先发生的channel时
  * 原理：`select`可以同时监控多个通道的情况，只处理未阻塞的case。 **当通道为nil时，对应的case永远为阻塞，无论读写。特殊关注：普通情况下，对nil的通道写操作是要panic的** 。
  * 用法：

// 分配job时，如果收到关闭的通知则退出，不分配job
    func (h *Handler) handle(job *Job) {
        select {
        case h.jobCh<-job:
            return 
        case <-h.stopCh:
            return
        }
    }

## 4\. 使用channel的声明控制读写权限

* 场景：协程对某个通道只读或只写时
  * 目的：A. 使代码更易读、更易维护，B. 防止只读协程对通道进行写数据，但通道已关闭，造成panic。
  * 用法： 
    * 如果协程对某个channel只有写操作，则这个channel声明为只写。
    * 如果协程对某个channel只有读操作，则这个channe声明为只读。

// 只有generator进行对outCh进行写操作，返回声明
    // <-chan int，可以防止其他协程乱用此通道，造成隐藏bug
    func generator(int n) <-chan int {
        outCh := make(chan int)
        go func(){
            for i:=0;i<n;i++{
                outCh<-i
            }
        }()
        return outCh
    }
    
    // consumer只读inCh的数据，声明为<-chan int
    // 可以防止它向inCh写数据
    func consumer(inCh <-chan int) {
        for x := range inCh {
            fmt.Println(x)
        }
    }

## 5\. 使用缓冲channel增强并发

* 场景：并发
  * 原理：有缓冲通道可供多个协程同时处理，在一定程度可提高并发性。
  * 用法：

// 无缓冲
    ch1 := make(chan int)
    ch2 := make(chan int, 0)
    // 有缓冲
    ch3 := make(chan int, 1)

func test() {
        inCh := generator(100)
        outCh := make(chan int, 10)
    
        // 使用5个`do`协程同时处理输入数据
        var wg sync.WaitGroup
        wg.Add(5)
        for i := 0; i < 5; i++ {
            go do(inCh, outCh, &wg)
        }
    
        go func() {
            wg.Wait()
            close(outCh)
        }()
    
        for r := range outCh {
            fmt.Println(r)
        }
    }
    
    func generator(n int) <-chan int {
        outCh := make(chan int)
        go func() {
            for i := 0; i < n; i++ {
                outCh <- i
            }
            close(outCh)
        }()
        return outCh
    }
    
    func do(inCh <-chan int, outCh chan<- int, wg *sync.WaitGroup) {
        for v := range inCh {
            outCh <- v * v
        }
    
        wg.Done()
    }

## 6\. 为操作加上超时

* 场景：需要超时控制的操作
  * 原理：使用`select`和`time.After`，看操作和定时器哪个先返回，处理先完成的，就达到了超时控制的效果
  * 用法：

func doWithTimeOut(timeout time.Duration) (int, error) {
        select {
        case ret := <-do():
            return ret, nil
        case <-time.After(timeout):
            return 0, errors.New("timeout")
        }
    }
    
    func do() <-chan int {
        outCh := make(chan int)
        go func() {
            // do work
        }()
        return outCh
    }

## 7\. 使用time实现channel无阻塞读写

* 场景：并不希望在channel的读写上浪费时间
  * 原理：是为操作加上超时的扩展，这里的操作是channel的读或写
  * 用法：

func unBlockRead(ch chan int) (x int, err error) {
        select {
        case x = <-ch:
            return x, nil
        case <-time.After(time.Microsecond):
            return 0, errors.New("read time out")
        }
    }
    
    func unBlockWrite(ch chan int, x int) (err error) {
        select {
        case ch <- x:
            return nil
        case <-time.After(time.Microsecond):
            return errors.New("read time out")
        }
    }

_注：time.After等待可以替换为default，则是channel阻塞时，立即返回的效果_

## 8\. 使用`close(ch)`关闭所有下游协程

* 场景：退出时，显示通知所有协程退出
  * 原理：所有读`ch`的协程都会收到`close(ch)`的信号
  * 用法：

func (h *Handler) Stop() {
        close(h.stopCh)
    
        // 可以使用WaitGroup等待所有协程退出
    }
    
    // 收到停止后，不再处理请求
    func (h *Handler) loop() error {
        for {
            select {
            case req := <-h.reqCh:
                go handle(req)
            case <-h.stopCh:
                return
            }
        }
    }

## 9\. 使用`chan struct{}`作为信号channel

* 场景：使用channel传递信号，而不是传递数据时
  * 原理：没数据需要传递时，传递空struct
  * 用法：

// 上例中的Handler.stopCh就是一个例子，stopCh并不需要传递任何数据
    // 只是要给所有协程发送退出的信号
    type Handler struct {
        stopCh chan struct{}
        reqCh chan *Request
    }

## 10\. 使用channel传递结构体的指针而非结构体

* 场景：使用channel传递结构体数据时
  * 原理： **channel本质上传递的是数据的拷贝，拷贝的数据越小传输效率越高，传递结构体指针，比传递结构体更高效**
  * 用法：

reqCh chan *Request
    
    // 好过
    reqCh chan Request

## 11\. 使用channel传递channel

* 场景：使用场景有点多，通常是用来获取结果。
  * 原理：channel可以用来传递变量，channel自身也是变量，可以传递自己。
  * 用法：下面示例展示了有序展示请求的结果，另一个示例可以见[另外文章的版本3](https://links.jianshu.com/go?to=http%3A%2F%2Flessisbetter.site%2F2019%2F06%2F09%2Fgolang-first-class-function%2F%23%25E7%2589%2588%25E6%259C%25AC3)。

package main
    
    import (
        "fmt"
        "math/rand"
        "sync"
        "time"
    )
    
    func main() {
        reqs := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
    
        // 存放结果的channel的channel
        outs := make(chan chan int, len(reqs))
        var wg sync.WaitGroup
        wg.Add(len(reqs))
        for _, x := range reqs {
            o := handle(&wg, x)
            outs <- o
        }
    
        go func() {
            wg.Wait()
            close(outs)
        }()
    
        // 读取结果，结果有序
        for o := range outs {
            fmt.Println(<-o)
        }
    }
    
    // handle 处理请求，耗时随机模拟
    func handle(wg *sync.WaitGroup, a int) chan int {
        out := make(chan int)
        go func() {
            time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(3)) * time.Second)
            out <- a
            wg.Done()
        }()
        return out
    }

## 你有哪些channel的奇淫巧技，说来看看？

>   1. **如果这篇文章对你有帮助，请点个赞/喜欢，感谢** 。
>   2.
> 本文作者：[大彬](https://links.jianshu.com/go?to=http%3A%2F%2Flessisbetter.site%2Fabout%2F)
>   3. 如果喜欢本文，随意转载，但请保留此原文链接：[http://lessisbetter.site/2019/01/20/golang-
> channel-all-
> usage/](https://links.jianshu.com/go?to=http%3A%2F%2Flessisbetter.site%2F2019%2F01%2F20%2Fgolang-
> channel-all-usage%2F)
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