Go语言通道之无缓冲通道

2022-11-13 12:11:44 语言 缓冲 通道

一、通道是什么?

其实无论是原子函数还是共享都是通过共享内存的方式进行的同步、效率一般不高,而Go语言中则使用了通道,它是一种通过传递信息的方式进行数据同步,通过发送和接收需要共享的资源,在goroutine 之间做同步。可以把通道看作是Goroutine之间的桥梁。

例1:创建一个通道

// 无缓冲的整型通道
unbuffered := make(chan int)
// 有缓冲的字符串通道
buffered := make(chan string, 10)

通道分为有缓冲和无缓冲的通道。

创建一个Channel的关键点:1.使用make创建 2.使用chan来告诉make我要创建的是通道 3.要告诉通道我要建立什么类型的通道。

例2:向通道发送值和接受值

// 有缓冲的字符串通道
buffered := make(chan string, 10)
// 通过通道发送一个字符串
buffered <- "Gopher"
// 从通道接收一个字符串
value := <-buffered

这个例子中创建了一个string类型的Channel,并向通道内传递了一个“Gopher”字符串,这里是通过<-进行传入的,然后通过<-这个方式把值放到value当中。

这里我的理解 <-就好比是一个赋值符号,无论是把值传递到Channel中,还是把Channel中的值传出来,都是将右边的值给左边

二、通道的种类

由上面的例如1,可以看到Channel也是有多种的,分为无缓冲通道和有缓冲通道,下面就简单总结一下两种类型的通道。

1.无缓冲通道

无缓冲的通道(unbuffered channel)是指在接收前没有能力保存任何值的通道。这种类型的通道要求发送goroutine 和接收goroutine 同时准备好,才能完成发送和接收操作。

上面的图很好的解释了通道和Goroutine的关系

  • 1.左右两个goroutine都没有将手放到通道中。
  • 2.左边的Goroutine将手放到了通道中,模拟了将数据放入通道,此时goroutine会被锁住
  • 3.右边的Goroutine也将手放到了通道中,模拟了从通道中取出数据,同样进入了通道也会被锁住
  • 4.两者通过通道执行数据的交换
  • 5.交换完成
  • 6.两者将手从通道中拿出,模拟了被锁住的goroutine被释放

下面这个程序,模拟了两个人打网球,很好的模拟了两个协程间通过channel进行数据交换

package ChannelDemo

import (
  "fmt"
  "math/rand"
  "sync"
  "time"
)

var wg sync.WaitGroup

func init() {
    rand.Seed(time.Now().UnixNano())
}

func PlayTennis() {
    court := make(chan int)
    wg.Add(2)
    //启动了两个协程,一个纳达尔一个德约科维奇
    go player("纳达尔", court)
    go player("德约科维奇", court)

    //将1放到通道中,模拟开球
    court <- 1
    wg.Wait()
}

func player(name string, court chan int) {
    defer wg.Done()
    for {
        // 将数据从通道中取出
        ball, ok := <-court
        if !ok {
            fmt.Printf("选手 %s 胜利\n", name)
            return
        }

        //获取一个随机值,如果可以整除13,就让一个人没有击中,进而关闭整个通道
        n := rand.Intn(100)
        if n%13 == 0 {
            fmt.Printf("选手 %s 没接到\n", name)
            close(court)
            return
        }
        //如果击中球,就将击球的数量+1,放回通道中
        fmt.Printf("选手 %s 击中 %d\n", name, ball)
        ball++
        court <- ball
    }
}

执行结果(每次会有变化):

选手 纳达尔 击中 1
选手 德约科维奇 击中 2
选手 纳达尔 击中 3
选手 德约科维奇 击中 4
选手 纳达尔 击中 5
选手 德约科维奇 击中 6
选手 纳达尔 击中 7
选手 德约科维奇 击中 8
选手 纳达尔 没接到
选手 德约科维奇 胜利

ok 标志是否为false。如果这个值是false,表示通道已经被关闭,游戏结束。

下面这个例子,模拟里一个接力赛,也就是协程之间的传递的另一种形式

package ChannelDemo

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

var runnerWg sync.WaitGroup

func Running() {
    //创建一个“接力棒”,也就是通道
    baton := make(chan int)
    runnerWg.Add(1)
    //创建第一个跑步走
    go Runner(baton)
    //开始跑
    baton <- 1
    runnerWg.Wait()
}

func Runner(baton chan int) {
    var newRunner int

    //选手接过接力棒
    runner := <-baton
    fmt.Printf("第 %d 选手接棒 \n", runner)

    //如果不是第四名选手,那么说明比赛还在继续
    if runner != 4 {
        //创建一名新选手
        newRunner = runner + 1
        fmt.Printf("第 %d 准备接棒 \n", newRunner)
        go Runner(baton)
    }

    //模拟跑步
    time.Sleep(100 * time.Millisecond)
    //如果第四名跑完了,就结束
    if runner == 4 {
        fmt.Printf("第 %d 结束赛跑 \n", runner)
        runnerWg.Done()
        return
    }

    fmt.Printf("第 %d 选手和第 %d 选手交换了接力棒 \n",
        runner,
        newRunner)

    //选手递出接力棒
    baton <- newRunner
}

运行结果:

第 1 名选手接棒
第 2 名选手准备接棒
第 1 名选手将接力棒递给第 2 名选手
第 2 名选手接棒
第 3 名选手准备接棒
第 2 名选手将接力棒递给第 3 名选手
第 3 名选手接棒
第 4 名选手准备接棒
第 3 名选手将接力棒递给第 4 名选手
第 4 名选手接棒
第 4 名选手冲线,比赛结束 

三、无缓冲通道小结

我在看例子的过程中,其实遇到的问题在于,我没有理解goroutine是怎么进行交换的,我以为是goroutine有一个集合一样的结构在通道外面等待取数据,这样就存在我刚拿完再那的情况。就像下面这个图显示一样

但是实际情况应该像下面

Go1写入通道锁住的Go1、Go2读出进入通道锁住Go2,只有Go1写完Go2取完才能释放,但是像上面第一个例子代码,读出之后马上就写入,所以对于这样的协程其实一直是锁住的状态。两个协程就通过这种方式进行数据的传递。

到此这篇关于Go语言通道之无缓冲通道的文章就介绍到这了。希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。

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