Go 语言的 channel

channel

Go 语言的 channel（通道）是 Go 并发编程中的核心概念之一，
它提供了一种线程安全的方式来在 goroutine 之间传递数据。

通过 channel,可以在不同的 goroutine 之间进行通信和同步。

通道是 Go 的并发模型中的核心工具之一，它使用了“通信顺序进程”（CSP，Communicating Sequential Processes）模型，
允许不同的任务（goroutine）以同步和异步的方式交换数据。

2. channel 的基本特性

类型安全：channel 的类型在定义时是固定的，一个 channel 只能传输一种类型的数据。

同步通信：如果一个 goroutine 发送数据到 channel，而另一个 goroutine 没有准备好接收数据，发送会被阻塞。
同样，接收者会在没有数据时被阻塞。

无缓冲（默认）和 有缓冲：channel 可以是无缓冲的（默认）或有缓冲的。
无缓冲 channel 会强制发送和接收操作是同步的；有缓冲 channel 则允许异步传输数据，直到缓冲区满。

3. 创建和使用 Channel

3.1 创建 Channel

Go 使用 make 函数来创建 channel，并通过指定类型来确定 channel 传递的数据类型。你可以选择是否指定缓冲区大小。

无缓冲 Channel（默认）

ch := make(chan int) // 创建一个传输整数的无缓冲 channel

有缓冲 Channel（指定缓冲区大小）

ch := make(chan int, 2) // 创建一个传输整数的缓冲区大小为 2 的 channel

有缓冲的 channel 可以存储一定数量的数据，当缓冲区满时，发送操作将被阻塞，直到有数据被接收。

3.2 发送和接收数据

发送数据：
使用 <- 操作符将数据发送到 channel 中。

ch <- 42 // 将值 42 发送到 channel ch 中

接收数据：
使用 <- 操作符从 channel 中接收数据。

value := <-ch // 从 channel ch 中接收数据，并赋值给变量 value

4. 通道的阻塞行为

channel 的操作是阻塞的，意思是：

如果发送者没有接收者准备好，发送操作会被阻塞。

如果接收者没有数据，接收操作会被阻塞。

func main() {
	ch := make(chan int) // 创建无缓冲 channel

	go func() {
		fmt.Println("Sending data to channel...")
		ch <- 42 // 阻塞，直到主 goroutine 准备好接收
		fmt.Println("Data sent!")
	}()

	fmt.Println("Receiving data from channel...")
	value := <-ch // 接收数据，阻塞直到数据可用
	fmt.Println("Received:", value)
}
Receiving data from channel...
Sending data to channel...
Data sent!
Received: 42

5. 使用有缓冲的 Channel

有缓冲的 channel 允许异步发送数据。

发送者可以在缓冲区满之前将数据发送到 channel，而接收者则可以在稍后的时候接收数据。

package main

import "fmt"

func main() {
    ch := make(chan int, 2) // 创建一个缓冲区大小为 2 的 channel

    ch <- 1 // 发送数据到 channel，非阻塞
    ch <- 2 // 发送数据到 channel，非阻塞

    fmt.Println("Received:", <-ch) // 接收数据
    fmt.Println("Received:", <-ch) // 接收数据
}
Received: 1
Received: 2

6. close 和 range 用法

关闭 Channel：当你不再需要发送数据时，可以通过 close 函数关闭 channel，
通知接收方没有更多的数据会被发送。关闭后的 channel 可以继续接收数据，但无法再发送数据。

package main

import "fmt"

func main() {
    ch := make(chan int, 3) // 创建有缓冲的 channel

    go func() {
        for i := 1; i <= 3; i++ {
            ch <- i
        }
        close(ch) // 发送完所有数据后关闭 channel
    }()

    for value := range ch { // 遍历 channel，直到它关闭
        fmt.Println(value)
    }
}

7. select 用法

select 语句类似于 switch，但它用于选择多个 channel 操作中的一个。它可以同时等待多个 channel 的事件发生，并在其中一个 channel 可用时执行相应的操作。

package main

import "fmt"

func main() {
    ch1 := make(chan string)
    ch2 := make(chan string)

    go func() {
        ch1 <- "Hello from channel 1"
    }()

    go func() {
        ch2 <- "Hello from channel 2"
    }()

    select {
    case msg1 := <-ch1:
        fmt.Println("Received:", msg1)
    case msg2 := <-ch2:
        fmt.Println("Received:", msg2)
    }
}
select 会等待 ch1 或 ch2 中的任何一个 channel 的消息。当其中一个 channel 收到消息时，相应的 case 就会被执行。