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Golang并发:一招掌握无阻塞通道读写

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 介绍Golang并发的模型写了几篇了,但一直没有以channel为主题进行介绍,今天就给大家聊一聊channel,channel的基本使用非常简单,想必大家都已了解,所以直接来个进阶点的:介绍channel的阻塞情况,以及给你一个必杀技,立马解决阻塞问题,实用性高。

阻塞场景
无论是有缓存通道、无缓冲通道都存在阻塞的情况。阻塞场景共4个,有缓存和无缓冲各2个。

无缓冲通道的特点是,发送的数据需要被读取后,发送才会完成,它阻塞场景:

通道中无数据,但执行读通道。
通道中无数据,向通道写数据,但无协程读取。
// 场景1
func ReadNoDataFromNoBufCh() {
noBufCh := make(chan int)

<-noBufCh
fmt.Println(“read from no buffer channel success”)

// Output:
// fatal error: all goroutines are asleep – deadlock!
}

// 场景2
func WriteNoBufCh() {
ch := make(chan int)

ch <- 1
fmt.Println(“write success no block”)

// Output:
// fatal error: all goroutines are asleep – deadlock!
}
注:示例代码中的Output注释代表函数的执行结果,每一个函数都由于阻塞在通道操作而无法继续向下执行,最后报了死锁错误。

有缓存通道的特点是,有缓存时可以向通道中写入数据后直接返回,缓存中有数据时可以从通道中读到数据直接返回,这时有缓存通道是不会阻塞的,它阻塞场景是:

通道的缓存无数据,但执行读通道。
通道的缓存已经占满,向通道写数据,但无协程读。
// 场景1
func ReadNoDataFromBufCh() {
bufCh := make(chan int, 1)

<-bufCh
fmt.Println(“read from no buffer channel success”)

// Output:
// fatal error: all goroutines are asleep – deadlock!
}

// 场景2
func WriteBufChButFull() {
ch := make(chan int, 1)
// make ch full
ch <- 100

ch <- 1
fmt.Println(“write success no block”)

// Output:
// fatal error: all goroutines are asleep – deadlock!
}
使用Select实现无阻塞读写
select是执行选择操作的一个结构,它里面有一组case语句,它会执行其中无阻塞的那一个,如果都阻塞了,那就等待其中一个不阻塞,进而继续执行,它有一个default语句,该语句是永远不会阻塞的,我们可以借助它实现无阻塞的操作。如果不了解,不想多了解一下select可以先看下这2篇文章:

Golang并发模型:轻松入门select
Golang并发模型:select进阶
下面示例代码是使用select修改后的无缓冲通道和有缓冲通道的读写,以下函数可以直接通过main函数调用,其中的Ouput的注释是运行结果,从结果能看出,在通道不可读或者不可写的时候,不再阻塞等待,而是直接返回。

// 无缓冲通道读
func ReadNoDataFromNoBufChWithSelect() {
bufCh := make(chan int)

if v, err := ReadWithSelect(bufCh); err != nil {
fmt.Println(err)
} else {
fmt.Printf(“read: %d\n”, v)
}

// Output:
// channel has no data
}

// 有缓冲通道读
func ReadNoDataFromBufChWithSelect() {
bufCh := make(chan int, 1)

if v, err := ReadWithSelect(bufCh); err != nil {
fmt.Println(err)
} else {
fmt.Printf(“read: %d\n”, v)
}

// Output:
// channel has no data
}

// select结构实现通道读
func ReadWithSelect(ch chan int) (x int, err error) {
select {
case x = <-ch:
return x, nil
default:
return 0, errors.New(“channel has no data”)
}
}

// 无缓冲通道写
func WriteNoBufChWithSelect() {
ch := make(chan int)
if err := WriteChWithSelect(ch); err != nil {
fmt.Println(err)
} else {
fmt.Println(“write success”)
}

// Output:
// channel blocked, can not write
}

// 有缓冲通道写
func WriteBufChButFullWithSelect() {
ch := make(chan int, 1)
// make ch full
ch <- 100
if err := WriteChWithSelect(ch); err != nil {
fmt.Println(err)
} else {
fmt.Println(“write success”)
}

// Output:
// channel blocked, can not write
}

// select结构实现通道写
func WriteChWithSelect(ch chan int) error {
select {
case ch <- 1:
return nil
default:
return errors.New(“channel blocked, can not write”)
}
}
使用Select+超时改善无阻塞读写
使用default实现的无阻塞通道阻塞有一个缺陷:当通道不可读或写的时候,会即可返回。实际场景,更多的需求是,我们希望尝试读一会数据,或者尝试写一会数据,如果实在没法读写再返回,程序继续做其它的事情。

使用定时器替代default可以解决这个问题,给通道增加读写数据的容忍时间,如果500ms内无法读写,就即刻返回。示例代码修改一下会是这样:

func ReadWithSelect(ch chan int) (x int, err error) {
timeout := time.NewTimer(time.Microsecond * 500)

select {
case x = <-ch:
return x, nil
case <-timeout.C:
return 0, errors.New(“read time out”)
}
}

func WriteChWithSelect(ch chan int) error {
timeout := time.NewTimer(time.Microsecond * 500)

select {
case ch <- 1:
return nil
case <-timeout.C:
return errors.New(“write time out”)
}
}
结果就会变成超时返回:

read time out
write time out
read time out
write time out
示例源码
本文所有示例源码,及历史文章、代码都存储在Github:https://github.com/Shitaibin/

这篇文章了channel的阻塞情况,以及解决阻塞的2种办法:

使用select的default语句,在channel不可读写时,即可返回
使用select+定时器,在超时时间内,channel不可读写,则返回

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