Go语言---并发编程之channel（双channel，单channel）以及应用实例（生产者消费者、打印机模型）

Channel

goroutine 运行在相同的地址空间，因此访问共享内存必须做好同步。goroutine 通过通信来共享内存，而不是其享内存来通信。

引用类型 channel 是CSP 模式的具体实现,用于多个 goroutine 通讯。其内部实现了同步，确保并发安全。

channel类型

和 map 类似，channel 也一个对应 make 创建的底层数据结构的引用。
当我们复制一个 channel或用于函数参数传递时，我们只是拷贝了一个 channel 引用，因此调用者和被调用者将引用同一个channel 对象。和其它的引用类型一样，channel 的零值也是nil。
定义一个 channel 时,也需要定义发送到channel 的值的类型。channel 可以使用内置的 make()函数来创建:

make (chan Type)
make (chan Type,capacity)

• 当capacity=0，channel是无缓冲阻塞读写的，当capacity>0时，channel有缓存，是非阻塞的，直到写满capacity个元素才阻塞写入。
• chamnel 通过操作符<-来接收和发送数据，发送和接收数据语法:

channel<-value   //发送value 到channel
<-channel     //接收并将其丢弃
x:=<-channel   //从 channel 中接收数据，并賦偵给x
x,ok:=<-channel   //功能同上，同时检查通道是否已关闭或者是否为空

默认情况下，channel接收和发送数据都是阻塞的，除非另一端已经准备好，这样就使得goroutine 同步变的更加的简单，而不需要显式的lock。

实现

• 管道放的位置一个在打印的前面，一个在打印的后面
• 如果Person2先执行，管道里面没有数据，就会阻塞
• Person1执行，打印完数据以后，往管道里面输入数据，Person2就会感知到，然后开始打印 。

通过channel实现同步和数据交互

无缓冲的 channel

无缓冲的通道(unbuffered channel)是指在接收前没有能力保存任何值的通道。
这种类型的通道要求发送 goroutine 和接收 goroutine 同时准备好，才能完成发送和接收操作。如果两个 goroutine 没有同时准备好,通道会导致先执行发送或接收操作的 goroutine 阻塞等待。
这种对通道进行发送和接收的交互行为本身就是同步的。其中任意一个操作都无法离开另个操作单独存在。
下图展示两个 goroutine 如何利用无缓冲的道来共享一个值:

• 也就是channel本身不能存放东西，一个放另一个立马取。
• 在第1步，两个 goroutine 都到达通道，但哪个都没有开始执行发送或者接收。
• 在第 2 步，左侧的 goroutine 将它的手伸进了通道，这模拟了向通道发送数据的行为。这时，这个goroutine 会在通道中被锁住，直到交换完成。
• 在第 3 步，右侧的 goroutine 将它的手放入通道，这模拟了从通道里接收数据。这个goroutine 一样也会在通道中被锁住，直倒交换完成。
• 在第 4步和第 5步，进行交换，并最终，在第6步，两个 goroutine 都将它们的手从通道里拿出来，这模拟了被锁住的 goroutine 得到释放。两个 goroutine 现在都可以去做别的事情了。

建立无缓冲的channel

make (chan Type)//等价于make (chan Type，0)

如果没有指定缓冲区容量，那么该通道就是同步的，因此会阻塞到发送者准备好发送和接收者准备好援收。

• ch<-i往channel中写数据，主协程感知到才会执行，这时候子协程也会阻塞等待，管道读取完数据以后，子协程才会继续。
• 但是println打印数据，是在管道读取之后，所以打印的快慢是由系统决定的。

有缓冲的channel

有缓冲的通道(buffered channel)是一种在被接收前能存储一个或者多个值的通道。
这种类型的通道并不强制要求 goroutine 之问必须同时完成发送和接收。通道会阻塞发送和接收动作的条件也会不同。只有在通道中没有要接收的值时，接收动作才会阻寒。只有在通道没有可用缓冲区容纳被发送的值时，发送动作才会阻寒。
这导致有缓冲的通道和无缓种的通道之间的一个很大的不同:无缓冲的通道保证进行发送和接收的 goroutine 会在同一时间进行数据交换:有缓冲的通道没有这种保证。

• 在第 1步，右侧的 goroutine 正在从通道接收一个值。
• 在第 2步，右侧的这个 goroutine 独立完成了接收值的动作，而左侧的 goroutine 正在发送一个新值到通道里。
• 在第 3 步，左侧的 goroutine 还在向通道发送新值，而右侧的 goroutine 正在从通道接收另外一个值。这个步骤里的两个操作既不是同步的，也不会互相阻塞。
• 最后，在第4步，所有的发送和接收都完成，而通道里还有几个值，也有一些空间可以存更多的值。

创建

make (chan Type,capacity)

如果给定了一个缓冲区容量，通道就是异步的。只要缓冲区有未使用空间用于发送数据，或还包含可以接收的数据，那么其通信就会无阻塞地进行。

实现

• 如果存放够了三个，这时就会阻塞等待读取，当主协程读取过一个数据有空闲位置以后，子协程会继续执行，之后的打印顺序就不一定了。
  

关闭channel

channel可以通过ok来检测channel是否还在打开状态，如果channel关闭，就不读数据。

• num ,ok:=<-ch可以检测到通道是否关闭。

注意

• channel不像文件一样需要经常去关闭，只有当你确实没有任何发送数据了，或者你想显式的结束 range 循环之类的，才去关闭 channel;
• 关闭 channel 后，无法向 channel 再发送数据(引发 panic 错误后导致接收立即返回零值):
• 关闭 channel后，可以继续向chamnel 接收数据:
• 对于 nil channel，无论收发都会被阻塞。
  
• 可以使用range来遍历channel，自动跳出循环
  

单向channel

默认情况下，通道是双问的，也就是，既可以往里面发送数据也可以从里面接收数据。
但是，我们经常见一个通道作为参数进行传递而值希望对方是单向使用的，要么只让它发送数据，要么只让它接收数据，这时候我们可以指定通道的方向。单向 chamel 变量的声明非常简单，如下:

var ch1 chan int //ch1双向
var ch2 chan<-float64 //ch2单向，只能用于写float64数据
var ch3 <-chan int  //ch3单向，只能用于读int数据

chan<-表示数据进入管道，要把数据写进管道，对于调用者就是输出。
<-chan 表示数据从管道出来，对于调用者就是得到管道的数据，当然就是输入。
可以将 channel 隐式转换为单向队列，只收或只发，不能将单向channel转换为普通channel;

利用单通道，实现生产者消费者模型