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Go語言帶緩沖的通道

在無緩沖通道的基礎上,為通道增加一個有限大小的存儲空間形成帶緩沖通道。帶緩沖通道在發送時無需等待接收方接收即可完成發送過程,并且不會發生阻塞,只有當存儲空間滿時才會發生阻塞。同理,如果緩沖通道中有數據,接收時將不會發生阻塞,直到通道中沒有數據可讀時,通道將會再度阻塞。

無緩沖通道保證收發過程同步。無緩沖收發過程類似于快遞員給你電話讓你下樓取快遞,整個遞交快遞的過程是同步發生的,你和快遞員不見不散。但這樣做快遞員就必須等待所有人下樓完成操作后才能完成所有投遞工作。如果快遞員將快遞放入快遞柜中,并通知用戶來取,快遞員和用戶就成了異步收發過程,效率可以有明顯的提升。帶緩沖的通道就是這樣的一個“快遞柜”。

創建帶緩沖通道

如何創建帶緩沖的通道呢?參見如下代碼:

通道實例 := make(chan 通道類型, 緩沖大小)

  • 通道類型:和無緩沖通道用法一致,影響通道發送和接收的數據類型。
  • 緩沖大小:決定通道最多可以保存的元素數量。
  • 通道實例:被創建出的通道實例。

下面通過一個例子中來理解帶緩沖通道的用法,參見下面的代碼:
package main

import "fmt"

func main() {

    // 創建一個3個元素緩沖大小的整型通道
    ch := make(chan int, 3)

    // 查看當前通道的大小
    fmt.Println(len(ch))

    // 發送3個整型元素到通道
    ch <- 1
    ch <- 2
    ch <- 3

    // 查看當前通道的大小
    fmt.Println(len(ch))
}
代碼輸出如下:
0
3

代碼說明如下:
  • 第 8 行,創建一個帶有 3 個元素緩沖大小的整型類型的通道。
  • 第 11 行,查看當前通道的大小。帶緩沖的通道在創建完成時,內部的元素是空的,因此使用 len() 獲取到的返回值為 0。
  • 第 14~16 行,發送 3 個整型元素到通道。因為使用了緩沖通道。即便沒有 goroutine 接收,發送者也不會發生阻塞。
  • 第 19 行,由于填充了 3 個通道,此時的通道長度變為 3。

阻塞條件

帶緩沖通道在很多特性上和無緩沖通道是類似的。無緩沖通道可以看作是長度永遠為 0 的帶緩沖通道。因此根據這個特性,帶緩沖通道在下面列舉的情況下依然會發生阻塞:
  • 帶緩沖通道被填滿時,嘗試再次發送數據時發生阻塞。
  • 帶緩沖通道為空時,嘗試接收數據時發生阻塞。

為什么Go語言對通道要限制長度而不提供無限長度的通道?

我們知道通道(channel)是在兩個 goroutine 間通信的橋梁。使用 goroutine 的代碼必然有一方提供數據,一方消費數據。當提供數據一方的數據供給速度大于消費方的數據處理速度時,如果通道不限制長度,那么內存將不斷膨脹直到應用崩潰。因此,限制通道的長度有利于約束數據提供方的供給速度,供給數據量必須在消費方處理量+通道長度的范圍內,才能正常地處理數據。

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