一文读懂goroutine和channel

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背景介绍

大家都知道进程是操作系统资源分配的基本单位，有独立的内存空间，线程可以共享同一个进程的内存空间，所以线程相对轻量，上下文切换开销也小。虽然线程已经比较轻量了，但还是占近1M的内存，而今天介绍的有“轻量级线程”之称的Goroutine，可以小至几十K甚至几K，切换的开销更小。

除此之外，在传统Socket编程时，需要维护一个线程池来为每个Socket收发包分配线程，而且需要将CPU与线程数建立对应关系，确保每个任务都能被及时分配给CPU，而Go程序可以智能地将goroutine中的任务分配到CPU。

如何使用

我们现在假设一个场景，你是一家公司老总，每天要花两小时处理邮件，六小时开会，那么，程序可以这样编写。

func main() {

	time.Sleep(time.Hour * 2) //处理邮件
	time.Sleep(time.Hour * 6) //开会

	fmt.Println("工作完成了")
}

运行一下

果然，要8小时才能完成工作，那么怎么简化工作呢？没错，请一个助理小姐姐帮忙，就让她来处理邮件，这样你就只需6小时开会就行了。

开始写代码吧，先来定义一个助理函数。

func assistant() {
	time.Sleep(time.Hour * 2)
}

然后在主函数用一条神器的命令go调用它，这样助理的耗时久不再占用你的时间了。

func main() {

	go assistant()

	time.Sleep(time.Hour * 6) //开会

	fmt.Println("工作完成了")
}

运行一下

真的只花了六个小时就完成工作了。各位看官们，看到没，这就是协程，只需要go命令加上函数名，就这么简单。

但是我知道勤奋的你是不会满足于现状的。

匿名函数

另外，既然goroutine支持普通函数，当然也就支持匿名函数。

go func() {
  time.Sleep(time.Hour * 2)
}()

协程间如何通讯

虽然我们可以轻松地创建一堆协程，但是不能通信的协程是没有灵魂的。假如助理正在帮你处理邮件时，你突然想请她喝奶茶，那是不是要通知她？

那怎么通知呢？这就引出了大名鼎鼎的channel，汉译“通道”，顾名思义它的作用就是在协程之间建立通道，一端可以将数据源源不断地传送到通道的另一端。

而声明方式也非常简单，只需要make一下。拿下方代码为例，它代表初始化一个通道类型变量，并且通道里只能存放string类型的数据。

ch := make(chan string)

初始化完成后，要想与协程函数建立连接，得先把chan变量传给协程函数。

go assistant(ch)

当然，协程函数要能接收chan才行，我们纵深到函数内部，看看都干了些什么。

func assistant(ch chan string) {

	go func() {
		for {
			fmt.Println("看了一封邮件")
			time.Sleep(time.Second * 1)
		}
	}()

	msg := <-ch
	if msg == "喝奶茶去呗" {
		ch <- "好啊"
	}
}

函数内部又起了一个协程专门处理邮件，同时另外一边等待老板通知。细心的你应该看出如何取通道数据了，没错，只需要在通道变量前加上<-符号就可以将值取出，同样的，符号加在后面就是往通道塞数据。

ch <- "pingyeaa"
<- ch

如果通道没有数据，消费端就会一直阻塞，直到有数据为止。当然编译器是很聪明的，在编译的时候如果发现没有地方往通道里塞数据，它就会panic，提示死锁。

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

继续来看代码，大致意思就是老板如果发“喝奶茶去呗”，就返回“好啊”，因为通道里一开始是没数据的，所以该协程会一直阻塞，直到主函数往通道中写入了消息。

现在来看下主函数的实现逻辑，声明通道和传入通道变量就不再赘述了，我们只需要等待5秒钟之后往通道里写入喝奶茶消息即可。因为刚才assistant协程接收到消息后会往ch写入“好啊”消息，所以主函数在发完请求之后应该再读取从助理那边传递来的消息。

ch := make(chan string)

go assistant(ch)

time.Sleep(time.Second * 5)
ch <- "喝奶茶去呗"

resp := <-ch
fmt.Println(resp)

同样，主函数的<-ch也会一直阻塞，直到助理回复消息。另外有两点需要注意，第一，如果main函数赶在goroutine之前执行完毕，那么goroutine也会销毁；第二，main也是goroutine。

最后，关闭通道，其实通道关闭不是必须的，它与文件不同，如果没有goroutine使用到channel，就会自动销毁，而close的作用是用来通知通道的另一端不再发送消息了，另一端可以通过<-ch的第二个参数来获取通道关闭情况。

close(ch)

data, ok := <-ch

通道的多路复用select

刚才的示例中的<-ch只能读取通道的一条消息，如果通道里不止一条消息，该怎么读取呢？

应该很多同学跟我一样想到的是遍历，没错，遍历确实可以拿到通道数据。

for {
  fmt.Println(<-ch)
}

也可以这么遍历。

for d := range ch {
  fmt.Println(d)
}

但是，如果需要同时接收多个通道数据该怎么办？循环中接收两个通道变量？

for {
  data, ok := <-ch1
  data, ok := <-ch2
}

这种方式虽然可以取出数据，但是性能较差，官方给我们提供的select关键词就是专门用来解决多通道数据读取问题的，语法与switch非常相似。select会将多个通道传来的数据分发到不同的处理逻辑中。

func main() {

	ch1 := make(chan int)
	ch2 := make(chan int)

	go func() {
		for {
			select {
			case d := <-ch1:
				fmt.Println("ch1", d)
			case d := <-ch2:
				fmt.Println("ch2", d)
			}
		}
	}()

	ch1 <- 1
	ch1 <- 2
	ch2 <- 2
	ch1 <- 3
}

模拟超时

除此之外，有些情况下我们不希望通道阻塞太久，假设5秒钟还取不出通道的数据，就超时退出，那我们可以使用time.After方法来实现。time.After会返回一个通道类型，它的作用是传入一个目标时间（比如5s），我们在5秒后就可以通过通道获取预设置的超时通知，这样就达到了定时器的目的。

func main() {

	ch1 := make(chan int)
	ch2 := make(chan int)

	go func() {
		for {
			select {
			case d := <-ch1:
				fmt.Println("ch1", d)
			case d := <-ch2:
				fmt.Println("ch2", d)
			case <-time.After(time.Second * 5):
				fmt.Println("接收超时")
			}
		}
	}()

	time.Sleep(time.Second * 6)
}

通道关闭延伸阅读

已关闭的通道再发送数据会触发panic

ch := make(chan int)
close(ch)
ch <- 1

panic: send on closed channel

通道设置长度

可以通过make方法设置通道长度，作为缓冲区，通道满时生产者端会阻塞，通道取空后消费端会阻塞。

ch := make(chan int, 3)

ch <- 1
ch <- 2
ch <- 2
ch <- 2

fmt.Println(len(ch))

已关闭的通道依然可以读取数据

ch := make(chan int, 3)

ch <- 1
ch <- 2
ch <- 2

close(ch)

for d := range ch {
  fmt.Println(d)
}

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