Channel使用技巧

前言

Go协程一般使用channel（通道）通信从而协调/同步他们的工作。合理利用Go协程和channel能帮助我们大大提高程序的性能。本文将介绍一些使用channel的场景及技巧

场景一，使用channel返回运算结果

计算斐波那契数列，在学习递归时候这是个经典问题。现在我们不用递归实现，而是用channel返回计算得出的斐波那契数列。 计算前40个斐波那契数列的值，看下效率

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)
//计算斐波那契数列并写到ch中
func fibonacci(n int, ch chan<- int) {
	first, second := 1, 1
	for i := 0; i < n; i++ {
		ch <- first
		first, second = second, first+second
	}
	close(ch)
}

func main() {
	ch := make(chan int, 40)
	i := 0
	start := time.Now()
	go fibonacci(cap(ch), ch)
	for result := range ch {
		fmt.Printf("fibonacci(%d) is: %d\n", i, result)
		i++
	}
	end := time.Now()
	delta := end.Sub(start)
	fmt.Printf("took the time: %s\n", delta)
}

只花了7ms，效率是递归实现的100倍（主要是算法效率问题）

fibonacci(33) is: 5702887
fibonacci(34) is: 9227465
fibonacci(35) is: 14930352
fibonacci(36) is: 24157817
fibonacci(37) is: 39088169
fibonacci(38) is: 63245986
fibonacci(39) is: 102334155
took the time: 8.0004ms

使用for-range读取channel返回的结果十分便利。当channel关闭且没有数据时，for循环会自动退出，无需主动监测channel是否关闭。close(ch)只针对写数据到channel起作用，意思是close(ch)后，ch中不能再写数据，但不影响从ch中读数据

场景二，使用channel获取多个并行方法中的一个结果

假设程序从多个复制的数据库同时读取。只需要接收首先到达的一个答案，Query 函数获取数据库的连接切片并请求。并行请求每一个数据库并返回收到的第一个响应：

func Query(conns []conn, query string) Result {
    ch := make(chan Result, 1)
    for _, conn := range conns {
        go func(c Conn) {
            select {
            case ch <- c.DoQuery(query):
            }
        }(conn)
    }
    return <- ch
}

场景三，响应超时处理

在调用远程方法的时候，存在超时可能，超时后返回超时提示

func CallWithTimeOut(timeout time.Duration) (int, error) {
    select {
    case resp := <-Call():
        return resp, nil
    case <-time.After(timeout):
        return -1, errors.New("timeout")
    }
}
 
func Call() <-chan int {
    outCh := make(chan int)
    go func() {
        //调用远程方法
    }()
    return outCh
}

同样可以扩展到channel的读写操作

func ReadWithTimeOut(ch <-chan int) (x int, err error) {
    select {
    case x = <-ch:
        return x, nil
    case <-time.After(time.Second):
        return 0, errors.New("read time out")
    }
}
func WriteWithTimeOut(ch chan<- int, x int) (err error) {
    select {
    case ch <- x:
        return nil
    case <-time.After(time.Second):
        return errors.New("read time out")
    }
}

使用<-time.After()超时设置可能引发的内存泄露问题，可以看这篇文章

超时后使用context取消goroutine执行的方法，参考：https://mp.weixin.qq.com/s/780-KicWIQZNwmAtTAHmaw

场景四，多任务并发执行和顺序执行

方法A和B同时执行，方法C等待方法A执行完后才能执行，main等待A、B、C执行完才退出

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func B(quit chan<- string) {
	fmt.Println("B crraied out")
	quit <- "B"
}

func A(quit chan<- string, finished chan<- bool) {
    // 模拟耗时任务
	time.Sleep(time.Second * 1)
	fmt.Println("A crraied out")
	finished <- true
	quit <- "A"
}

func C(quit chan<- string, finished <-chan bool) {
    // 在A没有执行完之前，finished获取不到数据，会阻塞
	<-finished
	fmt.Println("C crraied out")
	quit <- "C"
}

func main() {
	finished := make(chan bool)
	defer close(finished)
	quit := make(chan string)
	defer close(quit)

	go A(quit, finished)
	go B(quit)
	go C(quit, finished)

	fmt.Println(<-quit)
	fmt.Println(<-quit)
	fmt.Println(<-quit)
}

正常执行我们得到以下结果

B crraied out
B
A crraied out
A
C crraied out
C

注意：最后从quit中读数据不能使用for-range语法，不然程序会出现死锁

	for res := range quit {
		fmt.Println(res)
	}

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

原因很简单，程序中quit通道没有被close，A、B、C运行完了，Go的主协程在for循环中阻塞了，所有Go协程都阻塞了，进入了死锁状态

总结

本文介绍了几种场景下channel的使用技巧，希望能起到抛砖引玉的作用，各位如有其它技巧，欢迎评论，本文会把你们的技巧收纳在其中。感谢！！！