goroutine 的同步（第二部分）

Channel 通信

第一部分介绍了发送与接收操作之间最直观的顺序关系：

向一个 Channel 中发送数据先于接收数据。

于是，我们能够控制分布于两个 goroutine 中的操作的顺序。

var v int
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(2)
ch := make(chan int)
go func() {
    v = 1
    ch <- 1
    wg.Done()
}()
go func() {
    <-ch
    fmt.Println(v)
    wg.Done()
}()
wg.Wait()

（为了清晰，main 函数的定义和 import 语句被省略）

操作的顺序如下（x → y 代表 x 发生在 y 之前）：

v = 1 → ch <- 1 → <-ch → fmt.Println(v)

除上述这条外，还有更多的顺序规则，本篇将专注于 Channel。

发送 ↔ 接收

除了上述规则，还有一条规则来补充它，这条规则说接收发生于发送完成之前：

发送开始 → 接收 → 发送结束

var v, w int
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(2)
ch := make(chan int)
go func() {
    v = 1
    ch <- 1
    fmt.Println(w)
    wg.Done()
}()
go func() {
    w = 2
    <-ch
    fmt.Println(v)
    wg.Done()
}()
wg.Wait()

因为有了这条新的规则，更多的操作之间有了顺序：

w = 2 → <-ch → 发送操作 ch <- 1 结束 → fmt.Println(w)

通过保证赋值操作已经完成，我们就可以解决最初关于显示变量 v 的问题。

go func() {
    v = 1
    <-ch
    wg.Done()
}()
go func() {
    ch <- 1
    fmt.Println(v)
    wg.Done()
}()

现在第二个 goroutine 会往 channel 中发送数据，它需要等待第一个 goroutine 中的赋值操作 v = 1 完成。发送操作在对应的接收操作后才能完成。

v = 1 → <-ch → ch <- 1 结束 → fmt.Println(v)

关闭 channel

当 channel 被关闭时，接收操作会立即返回 channel 中的数据类型的零值。

ch := make(chan int)
close(ch)
fmt.Println(<-ch)  // prints 0

关闭 channel 发生在从已关闭的 channel 中接收零值之前

把发送操作替换成调用自带函数 close 也可以解决我们最初的问题。

go func() {
    v = 1
    close(ch)
    wg.Done()
}()
go func() {
    <-ch
    fmt.Println(v)
    wg.Done()
}()

操作的顺序是：

v = 1 → close(ch) → <-ch → fmt.Println(v)

有缓存的 channel

到目前为止我们讨论了无缓存的 channel。有缓存的 channel 在缓存未满时发送操作不会阻塞，在缓存非空时接收操作也不会阻塞：

ch := make(chan int, 1)
ch <- 1
fmt.Println(<-ch)

上述程序并不会以死锁告终，尽管在发送时并没有准备好的接受者。

对于有缓存的 channel，目前为止提到的所有规则都是成立的，除了说接收发生在发送结束之前这一条。原因很简单，（在缓存未满时），无需准备好的接受者，发送操作就可以结束。

对于容量为 c 的 channel，第 k 个接收发生在第 (k＋c) 个发送完成之前。

假定缓存容量被设置为 3。前 3 个向 channel 发送数据的操作即使没有相应的接收语句也可以返回。但是为了第 4 个发送操作完成，必须有至少一个接收操作完成。

var v int
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(2)
ch := make(chan int, 3)
go func() {
    v = 1
    <-ch
    wg.Done()
}()
go func() {
    ch <- 1
    ch <- 1
    ch <- 1
    ch <- 1
    fmt.Println(v)
    wg.Done()
}()
wg.Wait()

这一小段用有缓存的 channel 解决了我们最初的问题。

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资源

• goroutine 的同步（第一部分）

  Suppose that Go program starts two goroutines: medium.com

• go 的内存模型 —— go 编程语言

  The Go memory model specifies the conditions under which reads of a variable in one goroutine can be guaranteed to… golang.org

• go 语言规范 —— go 编程语言

  Go is a general-purpose language designed with systems programming in mind. It is strongly typed and garbage-collected… golang.org

保留部分版权

Golang Programming Concurrency Channels Synchronization

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