Go - Channel 原理

注：该文原文为 Channel Axioms ，作者是 Dave Cheney，这是他的博客地址

大部分的新的 Go 程序员能快速理解 channel 是作为一个 queue 的值和认同当 channel 是满的或者是空的时候， 操作是阻塞的概念。

这篇文章探讨了 channel 四个不太常见的特性：

• 给一个 nil channel 发送数据，造成永远阻塞
• 从一个 nil channel 接收数据，造成永远阻塞
• 给一个已经关闭的 channel 发送数据，引起 panic
• 从一个已经关闭的 channel 接收数据，立即返回一个零值

给一个 nil channel 发送数据，造成永远阻塞

这第一个例子对于新来者是有点小惊奇的，它给一个 nil channel 发送数据，造成永远阻塞。

以下这个程序将在第5行造成死锁，因为未初始化的 channel 是 nil 的，其值是零

package main

func main() {
        var c chan string
        c <- "let's get started" // deadlock
}

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从一个 nil channel 接收数据，造成永远阻塞

类似的，从一个 nil channel 接收数据，会造成接受者永远阻塞。

package main

import "fmt"

func main() {
        var c chan string
        fmt.Println(<-c) // deadlock
}

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为什么会发生这样的情况？下面是一个可能的解释

• channel 的 buffer 的大小不是类型声明的一部分，因此它必须是 channel 的值的一部分
• 如果 channel 未被初始化，它的 buffer 的大小将是0
• 如果 channel 的 buffer 大小是0，那么它将没有 buffer
• 如果 channel 没有 buffer，一个发送将会被阻塞，直到另外一个 goroutine 为接收做好了准备
• 如果 channel 是 nil 的，并且接收者和发送者没有任何交互，他们都会阻塞然后在各自的 channel 中等待以及不再被解除阻塞状态

给一个已经关闭的 channel 发送数据，引起 panic

以下程序将有可能 panic，因为在它的兄弟姐妹有时间完成发送他们的值之前，这第一个 goroutine 在达到10的时候将关闭 channel。

package main

import "fmt"

func main() {
        var c = make(chan int, 100)
        for i := 0; i < 10; i++ {
                go func() {
                        for j := 0; j < 10; j++ {
                                c <- j
                        }
                        close(c)
                }()
        }
        for i := range c {
                fmt.Println(i)
        }
}

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因此为什么没有一个 close() 版本能让你检测 channel 是否关闭？

if !isClosed(c) {
        // c isn't closed, send the value
        c <- v
}

但是这个函数有一个内在的竞争，某个人可能在我们检查完 isClosed(c) 之后，但是代码获取 c <- v 之前关闭这个 channel。

处理这个问题的方法在被连接在该文章底部的 2nd article 被讨论。

从一个已经关闭的 channel 接收数据，立即返回一个零值

这最后一个示例与前一个是相反的，一旦一个 channel 被关闭，它的所有的值都会从 buffer 中流失，channel 将立即返回0值。

package main

import "fmt"

func main() {
            c := make(chan int, 3)
            c <- 1
            c <- 2
            c <- 3
            close(c)
            for i := 0; i < 4; i++ {
                        fmt.Printf("%d ", <-c) // prints 1 2 3 0
            }
}

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针对这个问题的正确的解决办法是使用 range 循环处理：

for v := range c {
            // do something with v
}

for v, ok := <- c; ok ; v, ok = <- c {
            // do something with v
}

这两个语句在函数中是相等的，展示 range 是做什么。

扩展阅读

• Concurrency is not Parallelism by Rob Pike
• Go Concurrency Patterns: Pipelines and cancellation
• Curious Channels