深入學習golang channel

「網路，併發」是go語言的兩大feature。go語言號稱「網際網路的c語言」，與使用傳統的c語言相比，寫乙個server所使用的**更少，也更簡單。寫乙個server除了網路，另外就是併發，相對python等其它語言，go對併發支援使得它有更好的效能。

goroutine和channel是go在「併發」方面兩個核心feature。

channel是goroutine之間進行通訊的一種方式，它與unix中的管道類似。

channel宣告：

channeltype = ( "chan" | "chan" "<-" | "<-" "chan" ) elementtype .

例如：

var ch chan int

var ch1 chan<- int //ch1只能寫

var ch2 <-chan int //ch2只能讀

channel是型別相關的，也就是乙個channel只能傳遞一種型別。例如，上面的ch只能傳遞int。

在go語言中，有4種引用型別：slice，map，channel，inte***ce。

slice，map，channel一般都通過make進行初始化：

ci := make(chan int) // unbuffered channel of integers

cj := make(chan int, 0) // unbuffered channel of integers

cs := make(chan *os.file, 100) // buffered channel of pointers to files

建立channel時可以提供乙個可選的整型引數，用於設定該channel的緩衝區大小。該值預設為0，用來構建預設的「無緩衝channel」，也稱為「同步channel」。

channel作為goroutine間的一種通訊機制，與作業系統的其它通訊機制類似，一般有兩個目的：同步，或者傳遞訊息。

c := make(chan int)  // allocate a channel.
// start the sort in a goroutine; when it completes, signal on the channel.
go func() ()
dosomethingforawhile()
<-c // wait for sort to finish; discard sent value.

上面的示例中，在子goroutine中進行排序操作，主goroutine可以做一些別的事情，然後等待子goroutine完成排序。

接收方會一直阻塞直到有資料到來。如果channel是無緩衝的，傳送方會一直阻塞直到接收方將資料取出。如果channel帶有緩衝區，傳送方會一直阻塞直到資料被拷貝到緩衝區；如果緩衝區已滿，則傳送方只能在接收方取走資料後才能從阻塞狀態恢復。

我們來模擬一下經典的生產者－消費者模型。

func producer (queue chan<- int)} 
func consumer( queue <-chan int)} 
func main()

上面的示例在producer中生成資料，在consumer中處理資料。

在server程式設計，一種常用的模型：主線程接收請求，然後將請求分發給工作執行緒，工作執行緒完成請求處理。用go來實現，如下：

func handle(r *request) 
func serve(queue chan *request) 
}

一般來說，server的處理能力不是無限的，所以，有必要限制執行緒（或者goroutine）的數量。在c/c++程式設計中，我們一般通過訊號量來實現，在go中，我們可以通過channel達到同樣的效果：

var sem = make(chan int, maxoutstanding)
func handle(r *request) 
func serve(queue chan *request) 
}

我們通過引入sem channel，限制了同時最多只有maxoutstanding個goroutine執行。但是，上面的做法，只是限制了執行的goroutine的數量，並沒有限制goroutine的生成數量。如果請求到來的速度過快，會導致產生大量的goroutine，這會導致系統資源消耗完全。

為此，我們有必要限制goroutine的建立數量：

func serve(queue chan *request) ()
}}

上面的**看似簡單清晰，但在go中，卻有乙個問題。go語言中的迴圈變數每次迭代中是重用的，更直接的說就是req在所有的子goroutine中是共享的，從變數的作用域角度來說，變數req對於所有的goroutine，是全域性的。

這個問題屬於語言實現的範疇，在c語言中，你不應該將乙個區域性變數傳遞給另外乙個執行緒去處理。有很多解決方法，這裡有乙個討論。從個人角度來說，我更傾向下面這種方式：

func serve(queue chan *request) (req)
}}

至少，這樣的**不會讓乙個go的初學者不會迷糊，另外，從變數的作用域角度，也更符合常理一些。

在實際的c/c++程式設計中，我們傾向於工作執行緒在一開始就建立好，而且執行緒的數量也是固定的。在go中，我們也可以這樣做：

func handle(queue chan *request) } 
func serve(clientrequests chan *request, quit chan bool) 
<-quit // wait to be told to exit.
}

開始就啟動固定數量的handle goroutine，每個goroutine都直接從channel中讀取請求。這種寫法比較簡單，但是不知道有沒有「驚群」問題？有待後續分析goroutine的實現。

channel作為go語言的一種原生型別，自然可以通過channel進行傳遞。通過channel傳遞channel，可以非常簡單優美的解決一些實際中的問題。

在上一節中，我們主goroutine通過channel將請求傳遞給工作goroutine。同樣，我們也可以通過channel將處理結果返回給主goroutine。

主goroutine：

type request struct 
request := &request, make(chan int)}
// send request
clientrequests <- request
// wait for response.
fmt.printf("answer: %d\n", <-request.resultchan)

主goroutine將請求發給request channel，然後等待result channel。子goroutine完成處理後，將結果寫到result channel。

func handle(queue chan *request) 
}

在實際程式設計中，經常會遇到在乙個goroutine中處理多個channel的情況。我們不可能阻塞在兩個channel，這時就該select場了。與c語言中的select可以監控多個fd一樣，go語言中select可以等待多個channel。

c1 := make(chan string)
c2 := make(chan string)
go func() ()
go func() ()
for i := 0; i < 2; i++ 
}

在c中，我們一般都會傳乙個超時時間給select函式，go語言中的select沒有該引數，相當於超時時間為0。

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