channel 实战应用，这篇就够了！

有一说一，这篇文章有点标题党了，但是绝对是干货。

已经有很多关于 channel 的文章，为什么我还要写呢？任何知识点，只要你想，就可以从不同的角度切入！那就写点 channel 应用相关的东西。通过不同场景使用 channel 特性加深理解！所以在看这篇文章之前，首先得先去了解 channel。

由 channel 引发的血案

上面那篇文章漏了一个我觉得很关键的知识点，并且我们还经常在上面犯错误。即使是那些牛逼的开源项目，也有过类似 bug。

我的问题是：channel 的哪些操作会引发 panic？

1.关闭一个 nil 值 channel 会引发 panic。

package main

func main() {
  var ch chan struct{}
  close(ch)
}

2.关闭一个已关闭的 channel 会引发 panic。

package main

func main() {
  ch := make(chan struct{})
  close(ch)
  close(ch)
}

3.向一个已关闭的 channel 发送数据。

package main

func main() {
  ch := make(chan struct{})
  close(ch)
  ch <- struct{}{}
}

以上三种 channel 操作会引发 panic。

你可能会说，我咋么会犯这么愚蠢的错误。这只是一个很简单的例子，实际项目是很复杂的，一不小心，你就会忘了自己曾在哪一个 g 里关闭过 channel。

如果你对某块代码没有安全感，相信我，就算它中午不出事，早晚也得出事。

channel 的一些应用

• 信号通知
• 超时控制
• 生产消费模型
• 数据传递
• 控制并发数
• 互斥锁
• one million……

1.信号通知

经常会有这样的场景，当信息收集完成，通知下游开始计算数据。

package main

import (
  "fmt"
  "time"
)

func main() {
  isOver := make(chan struct{})
  go func() {
    collectMsg(isOver)
  }()
  <-isOver
  calculateMsg()
}

// 采集
func collectMsg(isOver chan struct{}) {
  time.Sleep(500 * time.Millisecond)
  fmt.Println("完成采集工具")
  isOver <- struct{}{}
}

// 计算
func calculateMsg() {
  fmt.Println("开始进行数据分析")
}

如果只是单纯的使用通知操作，那么类型就使用 struct{}。因为空结构体在 go 中是不占用内存空间的，不信你看。

package main

import (
"fmt"
"unsafe"
)

func main() {
  res := struct{}{}
  fmt.Println("占用空间:", unsafe.Sizeof(res))
}
//占用空间: 0

2.执行任务超时

我们在做任务处理的时候，并不能保证任务的处理时间，通常会加上一些超时控制做异常的处理。

package main

import (
  "fmt"
  "time"
)

func main() {
  select {
  case <-doWork():
    fmt.Println("任务结束")
  case <-time.After(1 * time.Second):
    fmt.Println("任务处理超时")
  }
}

func doWork() <-chan struct{} {
  ch := make(chan struct{})
  go func() {
    // 任务处理耗时
    time.Sleep(2 * time.Second)
  }()
  return ch
}

3.生产消费模型

生产者只需要关注生产，而不用去理会消费者的消费行为，更不用关心消费者是否执行完毕。而消费者只关心消费任务，而不需要关注如何生产。

package main

import (
  "fmt"
  "time"
)

func main() {
  ch := make(chan int, 10)
  go consumer(ch)
  go producer(ch)
  time.Sleep(3 * time.Second)
}

// 一个生产者
func producer(ch chan int) {
  for i := 0; i < 10; i++ {
    ch <- i
  }
  close(ch)
}

// 消费者
func consumer(task <-chan int) {
  for i := 0; i < 5; i++ {
    // 5个消费者
    go func(id int) {
      for {
        item, ok := <-task
        // 如果等于false 说明通道已关闭
        if !ok {
          return
        }
        fmt.Printf("消费者:%d，消费了:%dn", id, item)
        // 给别人一点机会不会吃亏
        time.Sleep(50 * time.Millisecond)
      }
    }(i)
  }
}

4.数据传递

极客上一道有意思的题，假设有4个 goroutine，编号为1，2，3，4。每秒钟会有一个 goroutine 打印出它自己的编号。现在让你写一个程序，要求输出的编号总是按照1，2，3，4这样的顺序打印。类似下图，

package main

import (
  "fmt"
  "time"
)

type token struct{}

func main() {
  num := 4
  var chs []chan token
  // 4 个work
  for i := 0; i < num; i++ {
    chs = append(chs, make(chan token))
  }
  for j := 0; j < num; j++ {
    go worker(j, chs[j], chs[(j+1)%num])
  }
  // 先把令牌交给第一个
  chs[0] <- struct{}{}
  select {}
}

func worker(id int, ch chan token, next chan token) {
  for {
    // 对应work 取得令牌
    token := <-ch
    fmt.Println(id + 1)
    time.Sleep(1 * time.Second)
    // 传递给下一个
    next <- token
  }
}

5.控制并发数

我经常会写一些脚本，在凌晨的时候对内或者对外拉取数据，但是如果不对并发请求加以控制，往往会导致 groutine 泛滥，进而打满 CPU 资源。往往不能控制的东西意味着不好的事情将要发生。对于我们来说，可以通过 channel 来控制并发数。

package main

import (
  "fmt"
  "time"
)

func main() {
  limit := make(chan struct{}, 10)
  jobCount := 100
  for i := 0; i < jobCount; i++ {
    go func(index int) {
      limit <- struct{}{}
      job(index)
      <-limit
    }(i)
  }
  time.Sleep(20 * time.Second)
}

func job(index int) {
  // 耗时任务
  time.Sleep(1 * time.Second)
  fmt.Printf("任务:%d已完成n", index)
}

当然了，sync.waitGroup 也可以。

package main

import (
  "fmt"
  "sync"
  "time"
)

func main() {
  var wg sync.WaitGroup
  jobCount := 100
  limit := 10
  for i := 0; i <= jobCount; i += limit {
    for j := 0; j < i; j++ {
      wg.Add(1)
      go func(item int) {
        defer wg.Done()
        job(item)
      }(j)
    }
    wg.Wait()
  }
}

func job(index int) {
  // 耗时任务
  time.Sleep(1 * time.Second)
  fmt.Printf("任务:%d已完成n", index)
}

6.互斥锁

我们也可以通过 channel 实现一个小小的互斥锁。通过设置一个缓冲区为1的通道，如果成功地往通道发送数据，说明拿到锁，否则锁被别人拿了，等待他人解锁。

package main

import (
  "fmt"
  "time"
)

type ticket struct{}

type Mutex struct {
  ch chan ticket
}

// 创建一个缓冲区为1的通道作
func newMutex() *Mutex {
  return &Mutex{ch: make(chan ticket, 1)}
}

// 谁能往缓冲区为1的通道放入数据，谁就获取了锁
func (m *Mutex) Lock() {
  m.ch <- struct{}{}
}

// 解锁就把数据取出
func (m *Mutex) unLock() {
  select {
  case <-m.ch:
  default:
    panic("已经解锁了")
  }
}

func main() {
  mutex := newMutex()
  go func() {
    // 如果是1先拿到锁，那么2就要等1秒才能拿到锁
    mutex.Lock()
    fmt.Println("任务1拿到锁了")
    time.Sleep(1 * time.Second)
    mutex.unLock()
  }()
  go func() {
    mutex.Lock()
    // 如果是2拿先到锁，那么1就要等2秒才能拿到锁
    fmt.Println("任务2拿到锁了")
    time.Sleep(2 * time.Second)
    mutex.unLock()
  }()
  time.Sleep(500 * time.Millisecond)
  // 用了一点小手段这里最后才能拿到锁
  mutex.Lock()
  mutex.unLock()
  close(mutex.ch)
}

到这里，这篇文章已经尾声了。当然我只是列举了部分 channel 的应用场景。你完全可以发挥自己的想象，在实际工作中，构建更完美且贴近生产的设计。

如果你还有其他不同的应用模式场景，欢迎下方留言和我交流。

另外源码我放在 github 上了，地址：https://github.com/wuqinqiang/Go_Concurrency

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