学习笔记-通道

容量，就是指通道最多可以缓存多少个元素值，当容量为0时，我们可以称通道为非缓冲通道，也就是不带缓冲的通道。而当容量大于0时，我们可以称为缓冲通道，也就是带有缓冲的通道。

在声明并初始化一个通道的时候，我们需要用到 Go 语言的内建函数make，在声明一个通道类型变量的时候，我们首先要确定该通道类型的元素类型，比如，类型字面量chan int，其中的chan是表示通道类型的关键字，而int则说明了该通道类型的元素类型。又比如，chan string代表了一个元素类型为string的通道类型。

一个通道相当于一个先进先出（FIFO）的队列。也就是说，通道中的各个元素值都是严格地按照发送的顺序排列的，先被发送通道的元素值一定会先被接收。元素值的发送和接收都需要用到操作符<-。我们也可以叫它接送操作符。一个左尖括号紧接着一个减号形象地代表了元素值的传输方向。

在 demo20.go 文件中，我声明并初始化了一个元素类型为int、容量为3的通道ch1，并用三条语句，向该通道先后发送了三个元素值2、1和3。这里的语句需要这样写：
依次敲入通道变量的名称（比如ch1）、接送操作符<-以及想要发送的元素值（比如2），并且这三者之间最好用空格进行分割。

当我们需要从通道接收元素值的时候，同样要用接送操作符<-，只不过，这时需要把它写在变量名的左边，用于表达“要从该通道接收一个元素值”的语义。

比如：<-ch1，这也可以被叫做接收表达式。在一般情况下，接收表达式的结果将会是通道中的一个元素值。

package main
import "fmt"
func main() {
    ch1 := make(chan int, 3)
    ch1 <- 2
    ch1 <- 1
    ch1 <- 3
    elem1 := <-ch1
    fmt.Printf("The first element received from channel ch1: %v\n",
        elem1)
}

go run demo20.go 
The first element received from channel ch1: 2

对通道的发送和接收操作都有哪些基本的特性？

它们的基本特性如下:
对于同一个通道，发送操作之间是互斥的，接收操作之间也是互斥的。
Go 语言的运行时系统（以下简称运行时系统）只会执行对同一个通道的任意个发送操作中的某一个。直到这个元素值被完全复制进该通道之后，其他针对该通道的发送操作才可能被执行。类似的，在同一时刻，运行时系统也只会执行，对同一个通道的任意个接收操作中的某一个。直到这个元素值完全被移出该通道之后，其他针对该通道的接收操作才可能被执行。即使这些操作是并发执行的也是如此。这里所谓的并发执行，你可以这样认为，多个代码块分别在不同的 goroutine 之中，并有机会在同一个时间段内被执行。另外，对于通道中的同一个元素值来说，发送操作和接收操作之间也是互斥的。例如，虽然会出现，正在被复制进通道但还未复制完成的元素值，但是这时它绝不会被想接收它的一方看到和取走。

这里要注意的一个细节是，元素值从外界进入通道时会被复制。更具体地说，进入通道的并不是在接收操作符右边的那个元素值，而是它的副本。

另一方面，元素值从通道进入外界时会被移动。这个移动操作实际上包含了两步，第一步是生成正在通道中的这个元素值的副本，并准备给到接收方，第二步是删除在通道中的这个元素值。

发送操作和接收操作中对元素值的处理都是不可分割的。这里的“不可分割”的意思是，它们处理元素值时都是一气呵成的，绝不会被打断。例如，发送操作要么还没复制元素值，要么已经复制完毕，绝不会出现只复制了一部分的情况。接收操作在准备好元素值的副本之后，一定会删除掉通道中的原值，绝不会出现通道中仍有残留的情况。这既是为了保证通道中元素值的完整性，也是为了保证通道操作的唯一性。对于通道中的同一个元素值来说，它只可能是某一个发送操作放入的，同时也只可能被某一个接收操作取出。

发送操作在完全完成之前会被阻塞。接收操作也是如此。

一般情况下，发送操作包括了“复制元素值”和“放置副本到通道内部”这两个步骤。在这两个步骤完全完成之前，发起这个发送操作的那句代码会一直阻塞在那里。也就是说，在它之后的代码不会有执行的机会，直到这句代码的阻塞解除。更细致地说，在通道完成发送操作之后，运行时系统会通知这句代码所在的 goroutine，以使它去争取继续运行代码的机会。另外，接收操作通常包含了“复制通道内的元素值”“放置副本到接收方”“删掉原值”三个步骤。在所有这些步骤完全完成之前，发起该操作的代码也会一直阻塞，直到该代码所在的 goroutine 收到了运行时系统的通知并重新获得运行机会为止。说到这里，你可能已经感觉到，如此阻塞代码其实就是为了实现操作的互斥和元素值的完整。

造成阻塞的情况

先说针对缓冲通道的情况。如果通道已满，那么对它的所有发送操作都会被阻塞，直到通道中有元素值被接收走。这时，通道会优先通知最早因此而等待的、那个发送操作所在的 goroutine，后者会再次执行发送操作。由于发送操作在这种情况下被阻塞后，它们所在的 goroutine 会顺序地进入通道内部的发送等待队列，所以通知的顺序总是公平的。相对的，如果通道已空，那么对它的所有接收操作都会被阻塞，直到通道中有新的元素值出现。这时，通道会通知最早等待的那个接收操作所在的 goroutine，并使它再次执行接收操作。因此而等待的、所有接收操作所在的 goroutine，都会按照先后顺序被放入通道内部的接收等待队列。对于非缓冲通道，情况要简单一些。无论是发送操作还是接收操作，一开始执行就会被阻塞，直到配对的操作也开始执行，才会继续传递。由此可见，非缓冲通道是在用同步的方式传递数据。也就是说，只有收发双方对接上了，数据才会被传递。并且，数据是直接从发送方复制到接收方的，中间并不会用非缓冲通道做中转。相比之下，缓冲通道则在用异步的方式传递数据。在大多数情况下，缓冲通道会作为收发双方的中间件。正如前文所述，元素值会先从发送方复制到缓冲通道，之后再由缓冲通道复制给接收方。但是，当发送操作在执行的时候发现空的通道中，正好有等待的接收操作，那么它会直接把元素值复制给接收方。以上说的都是在正确使用通道的前提下会发生的事情。下面我特别说明一下，由于错误使用通道而造成的阻塞。对于值为nil的通道，不论它的具体类型是什么，对它的发送操作和接收操作都会永久地处于阻塞状态。它们所属的 goroutine 中的任何代码，都不再会被执行。注意，由于通道类型是引用类型，所以它的零值就是nil。换句话说，当我们只声明该类型的变量但没有用make函数对它进行初始化时，该变量的值就会是nil。我们一定不要忘记初始化通道！

package main

func main() {
    // 示例1。
    ch1 := make(chan int, 1)
    ch1 <- 1
    //ch1 <- 2 // 通道已满，因此这里会造成阻塞。

    // 示例2。
    ch2 := make(chan int, 1)
    //elem, ok := <-ch2 // 通道已空，因此这里会造成阻塞。
    //_, _ = elem, ok
    ch2 <- 1

    // 示例3。
    var ch3 chan int
    //ch3 <- 1 // 通道的值为nil，因此这里会造成永久的阻塞！
    //<-ch3 // 通道的值为nil，因此这里会造成永久的阻塞！
    _ = ch3
}

发送操作和接收操作在什么时候会引发 panic？

对于一个已初始化，但并未关闭的通道来说，收发操作一定不会引发 panic。但是通道一旦关闭，再对它进行发送操作，就会引发 panic。
另外，如果我们试图关闭一个已经关闭了的通道，也会引发 panic。注意，接收操作是可以感知到通道的关闭的，并能够安全退出。更具体地说，当我们把接收表达式的结果同时赋给两个变量时，第二个变量的类型就是一定bool类型。它的值如果为false就说明通道已经关闭，并且再没有元素值可取了。
注意，如果通道关闭时，里面还有元素值未被取出，那么接收表达式的第一个结果，仍会是通道中的某一个元素值，而第二个结果值一定会是true。
因此，通过接收表达式的第二个结果值，来判断通道是否关闭是可能有延时的。由于通道的收发操作有上述特性，所以除非有特殊的保障措施，我们千万不要让接收方关闭通道，而应当让发送方做这件事。这在 demo22.go 中有一个简单的模式可供参考。

package main

import "fmt"

func main() {
    ch1 := make(chan int, 2)
    // 发送方。
    go func() {
        for i := 0; i < 10; i++ {
            fmt.Printf("Sender: sending element %v...\n", i)
            ch1 <- i
        }
        fmt.Println("Sender: close the channel...")
        close(ch1)
    }()

    // 接收方。
    for {
        elem, ok := <-ch1
        if !ok {
            fmt.Println("Receiver: closed channel")
            break
        }
        fmt.Printf("Receiver: received an element: %v\n", elem)
    }

    fmt.Println("End.")
}

go run demo22.go
Sender: sending element 0...
Sender: sending element 1...
Sender: sending element 2...
Sender: sending element 3...
Receiver: received an element: 0
Receiver: received an element: 1
Receiver: received an element: 2
Receiver: received an element: 3
Sender: sending element 4...
Sender: sending element 5...
Receiver: received an element: 4
Sender: sending element 6...
Sender: sending element 7...
Sender: sending element 8...
Receiver: received an element: 5
Receiver: received an element: 6
Receiver: received an element: 7
Receiver: received an element: 8
Sender: sending element 9...
Sender: close the channel...
Receiver: received an element: 9
Receiver: closed channel
End.

学习笔记-通道

原文：https://blog.51cto.com/daixuan/2451826