go基础第六篇：并发之channel

go不推荐使用共享内存机制，而是推荐使用CSP并发模型机制。

CSP全称是Communicating Sequential Processes，可以翻译成通信顺序进程(Communicating翻译成通信的意思)。简单解释就是，CSP模型由并发执行的实体组成，实体之间通过发送消息进行通信，发送消息时使用的是通道。CSP模型的关键是通道，而不是发送消息的实体。口诀是Do not communicate by sharing memory，instead，share memory by communicating。不要以共享内存的方式来通信，相反，要通过通信来共享内存。

go的CSP并发模型，是通过goroutine和通道channel实现的。goroutine是并发执行的实体，底层使用协程(coroutine)实现并发。coroutine运行在用户态，从而避免了内核态和用户态的切换导致的成本。

channel可分为两种：

一种是普通channel，也称为非缓冲channel，通道里无法存储数据，消费者必须先于生产者准备好，否则生产者就会阻塞。

另一种是buffered channel，称为缓冲channel，创建时要指定通道的大小，在未达到指定大小时，生产者可以任意往通道中放数据，不会阻塞，直到达到指定大小后，阻塞。

新建channel也是用make关键字：

新建普通channel，语法是make(chan type)或者make(chan type, 0)，如ch := make(chan string)，通道想放什么类型的数据都行，如int、string，甚至可以是interface{}。

新建buffered channel，语法是make(chan type, value)，value是个大于0的整数，如ch := make(chan string, 10)，即只需要在make函数中添加第二个参数，指定channel的大小。

往通道中放数据、从通道中取数据，都要用到一个特殊的操作符<-，小于号后面跟一个中横线，好像一个左箭头，箭头的指向就是数据的流向，往通道中放数据，箭头要指向通道，通道<-，从通道中取数据，箭头要背向通道，<-通道。

func service() string {
    time.Sleep(time.Second * 1)
    return "Done"
}

func otherTask() {
    fmt.Println("working on something else")
    time.Sleep(time.Second * 2)
    fmt.Println("Task is done")
}

func main() {
    start := time.Now()
    fmt.Println(service())
    otherTask()
    fmt.Println("cost", time.Since(start))
}

上例中，service函数需要执行1s，otherTask函数需要执行2s，上面这个程序，会先执行service函数，再执行otherTask函数，总耗时在3s。

现在我们要求总耗时2s，且能够在主协程中获取service函数的返回值。观察otherTask函数和service函数，otherTask函数和service函数的返回值没有关系，所以可以并行执行service函数和otherTask。把service函数另起一个协程执行，那么如何在主协程中获取子协程中的值呢？建个channel就好了，子协程往channel中放，主协程从channel中取。

改造如下：

func service() string {
    time.Sleep(time.Second * 1)
    return "Done"
}

func asyncService(ch chan string) {
    go func() {
        result := service()
        ch <- result
    }()
}

func otherTask() {
    fmt.Println("working on something else")
    time.Sleep(time.Second * 2)
    fmt.Println("Task is done")
}

func main() {
    start := time.Now()
    ch := make(chan string)
    asyncService(ch)
    otherTask()
    result := <-ch
    fmt.Println("result= " + result)
    fmt.Println("cost", time.Since(start))
}

如上，在主协程中创建了一个channel，在子协程中执行service函数，并将返回值放入主协程创建的channel，在主协程中就可以从channel中取数据了。用的channel是一个普通channel，子协程执行完service函数后，把service函数返回值放到channel时会阻塞，因为otherTask函数还没执行完，主协程还不会从channel中取数据，直到otherTask函数执行完，主协程从channel中取数据，子协程才能把service函数返回值放到channel，主协程取出并使用。

我们还可以优化一下，把子协程解放出来，没必要阻塞一段时间，占用资源。用buffered channel替换普通channel，优化后代码如下：

func service() string {
    time.Sleep(time.Second * 1)
    return "Done"
}

func asyncService(ch chan string) {
    go func() {
        result := service()
        fmt.Println("service执行完毕")
        ch <- result
        fmt.Println("channel放入完毕")
    }()
}

func otherTask() {
    fmt.Println("working on something else")
    time.Sleep(time.Second * 2)
    fmt.Println("Task is done")
}

func main() {
    start := time.Now()
    ch := make(chan string, 1)
    asyncService(ch)
    otherTask()
    result := <-ch
    fmt.Println("result= " + result)
    fmt.Println("cost", time.Since(start))
}

只改动了一点，即把ch := make(chan string)改为了ch := make(chan string, 1)

channel关闭 close(ch)。重复关闭同一个channel会panic。

v, ok := <-ch

ok为true时，表示channel未关闭，可正常从通道中取数据；ok为false时，表示通道已关闭，取出来的数据为相应数据类型的零值，如0，空字符串，nil等等。

向一个已关闭的channel发送消息会panic，但是从已关闭的channel读取消息不会panic，且能读出channel中还未被读取的消息，此时ok为true，取到消息。若消息均已被读取，则ok为false，取到该类型的零值。

channel关闭的广播机制

所有的channel接收者在channel关闭时都会立刻从阻塞等待中返回，且上述ok值为false。由此，可用于同时向多个订阅者发送信号，如退出信号。

可以用range遍历channel，在遍历前要确保channel处于关闭状态，否则会panic。示例如下：

func main() {
    c := make(chan int, 3)

    c <- 1
    c <- 2
    c <- 3

    close(c)
    for k := range c {
        fmt.Println(k)
    }
}

所有任务完成之后，才往下执行。示例如下：

func main() {
    fmt.Println("A")
    num := 10
    c := make(chan string, num)
    for i := 0; i < num; i++ {
        i := i
        go func() {
            defer func() {
                c <- ""
            }()
            printI(i)
        }()
    }
    for i := 0; i < num; i++ {
        <-c
    }
    fmt.Println("B")
}

func printI(i int) {
    fmt.Println(i)
}

channel在Go中是一等公民，它是线程安全的，面对并发问题，应首先想到channel。