Golang控制通道实现协程等待详解

时间:2022-11-22 Mingvvv 人气:2

前言

上一次简单了解了协程的工作原理前文链接

最后提到了几个使用协程时会遇到的问题，其中一个就是主线程不会等待子线程结束，在这里记录两种比较简单的方法，并借此熟悉下通道的概念。

方法一-睡眠等待

简单暴力的解决方案，在创建了子协程之后，主协程等待一段时间再结束。

func goroutineTest(i int) {
	fmt.Println(i)
}
func main() {
	for i := 0; i < 3; i++ {
		go func() {
			fmt.Println(i)
		}()
	}
	//等待一段时间
	time.Sleep(time.Millisecond * 500)
}

简单暴力但是并不实用，缺点十分明显，我们并不知道子协程什么时候会全部执行结束，要么等待时间太短，要么等待时间太长影响方法执行性能。

所以我们需要其他更灵活的方式。

方法二-通道

什么是通道

通道是 Go 自带的、唯一的可以满足并发安全的类型，通道相当于是一个先进先出的队列，通道中的元素会按照插入进来时候的顺序再发送出去。

通道的特性

一、进出通道的值都是副本数据

当向通道内传值时，传递的其实是原本元素的副本，移动时也是同理。

二、对于同一个通道，发送操作之间是互斥的，接收操作之间也是互斥的。

当有操作要向通道发送数据的时候，其他操作的发送处理会被阻塞，只有当前面的操作执行完毕，值完全被复制进通道内之后，后面的操作才可以发送。接收通道里的值也是同理，只有当值被接受，且元素在通道内被删除之后，其他的接受操作才能被执行。

三、对于同一个通道同一元素值来说，发送和接受操作也是互斥的。

因为上面提到元素进出通道是通过副本的方式，这样做可以避免出现复制还未完成就有操作将其取走的情况。

四、发送操作和接收操作中对元素值的处理是绝对完整的。

发送至通道的操作时，绝不会出现只复制一部分的情况，同理接收通道时，通道在准备好元素值的副本之后一定会将通道内的原值删除。

五、发送和接受操作在未完成之前会一直阻塞

其实就是为了实现操作的互斥和元素值的完整。

什么是非缓冲通道

无缓冲队列表示长度为 0 的通道，长度为 0 表示这个通道不能保留信息，数据是直接从发送方复制到接收方，当有信息传进来时，发送方会阻塞，直到有接收方接受这个值，当然我们也可以先找到一个接收方去接收（但是这里有个坑＞＞＞需要注意死锁）。

什么是缓冲通道

缓冲队列就是表示长度大于 0 的通道，这里的通道相当于一个中转仓库。如果通道满了，那么对它的所有发送操作都会被阻塞，直到通道中有元素值被接收走，通道会优先通知最早因此在等待的发送操作。同理，如果通道已空，那么对它的所有接收操作都会被阻塞，直到通道中有新的元素值出现。这时，通道会通知最早等待的那个接收操作。

通道的简单使用

在声明通道时，我们要定义通道内元素的类型 chan [type]
<-　是发送至通道和接收通道元素的操作符，通道在左侧表示向通道内发送，通道在右侧表示从通道内接收
通道定义之后，一定要初始化，对于没有进行初始化的通道，发送和接收操作都是阻塞的

非缓冲通道

定义一个非缓冲通道，通道内元素类型为　int
var ch0 = make(chan int)
func set() {
	for i := 0; i < 3; i++ {
		time.Sleep(time.Millisecond * 1000)
		fmt.Println(i)
	}
	ch0 <- 999
}
func main() {
	//val := <-ch0
	go set()
	fmt.Println("work in here")
	val2 := <-ch0
	fmt.Println("get value")
	fmt.Println(val2)
	fmt.Println("work finished")
}

这段代码主协程中先开启了一个子协程，然后从通道中接受一个值，并打印出来，运行结果如下。

主协程执行到　val2 := <-ch0　这一行时发生了阻塞，三秒过后子协程向通道中发送了元素值。主协程从通道中接收到了值，然后继续向下走。

work in here
0
1
2
get value
999
work finished

缓冲通道

func main() {
　　定义一个大小为　３　的通道
	chn := make(chan int, 3)
	chn <- 1
	chn <- 2
	chn <- 3
	fmt.Printf("get value: %v\n", <-chn)
	fmt.Printf("get value: %v\n", <-chn)
	fmt.Printf("get value: %v\n", <-chn)
}

get value: 1
get value: 2
get value: 3

小心死锁

有一个需要注意的地方，如果我们把非缓冲通道示例代码中主协程方法中的第一行代码解开注释再运行，会发现程序出现了报错。

表示所有的协程都睡眠了，发生了死锁。

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

其实原因也很简单，就比如那上面的代码来说。我们上来就在主协程中接收通道中的值，而此时通道中没有值，所以主协程会阻塞，然而此时我们并没有开启其他的协程，那就相当于这个程序后面将不会有没有任何操作，永远锁在了这个位置。所以如果在阻塞期间发现没有正在执行的协程，程序将爆出异常退出。

所以我们在对通道进行操作时，要注意千万不要在逻辑上把自己锁死了。

使用通道实现协程等待

用起来有点像 JAVA 中的 CountDownLatch

首先我们需要知道子协程的数量 num
然后我们创建一个大小为 num 的通道
当子协程完全执行完之后就向通道中放一个元素值
主协程从通道中循环取值，取值的次数就是 num，取不到值时会阻塞，而这 num 个值只有当全部子协程都执行完毕之后才能提供全，所以这样就实现了主协程等待子协程

至于为什么要创建 struct{} 类型的通道，是因为空结构体占用了0字节的内存空间

func main() {
	num := 5
	sign := make(chan struct{}, num)
	for i := 0; i < num; i++ {
		go func() {
			fmt.Println(i)
			sign <- struct{}{}
		}()
	}
	for j := 0; j < num; j++ {
		<-sign
	}
}

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