Go 数据类型 | channel 进阶（下）

在上篇文章我们分析了 channel 的源码，这篇文章我们来看看 channel 的常见问题。

1.对不同状态的 channel 操作一览表

2.channel 是通过什么保证线程安全的？

从 hchan 的结构上可以知道，再对循环数组 buf 中的数据进行操作时，必须先获取互斥锁。

// src/runtime/chan.go

type hchan struct {
    ...

    lock mutex //互斥锁，保证读写 channel 时不存在并发竞争问题
}

3.使用 channel 来共享内存有什么优缺点？

“不要通过共享内存来通信，应该使用通信来共享内存” 这句话想必大家已经非常熟悉了。

无论是通过共享内存来通信还是通过通信来共享内存，最终我们应用程序都是读取的内存当中的数据，只是前者是直接读取内存的数据，而后者是通过发送消息的方式来进行同步。而通过发送消息来同步的这种方式常见的就是 Go 采用的 CSP（Communication Sequential Process）模型以及 Erlang 采用的 Actor 模型，这两种方式都是通过通信来共享内存。

大部分的语言采用的都是第一种方式直接去操作内存，然后通过互斥锁，CAS 等操作来保证并发安全。Go 引入了 channel 和 goroutine 实现 CSP 模型将生产者和消费者进行了解耦，channel 其实和消息队列很相似。而 Actor 模型和 CSP 模型都是通过发送消息来共享内存，但是它们之间最大的区别就是 Actor 模型当中并没有一个独立的 Channel 组件，而是 Actor 与 Actor 之间直接进行消息的发送与接收，每个 Actor 都有一个本地的“信箱”消息都会先发送到这个“信箱”当中。

优点：

• 简单易用，可读性强；
• 使用 channel 可以帮助我们解耦生产者和消费者，可以降低并发当中的耦合；
• channel 底层实现包含了互斥锁和条件变量等同步机制，能够避免数据竞争和其他并发问题。

缺点：

• 性能影响：channel 在进行通信时会涉及到内存分配、复制和同步等操作，这些操作会带来一定的性能开销，尤其是在大量数据传输的情况下；
• 可能存在死锁的情况。

4.channel 死锁场景

这里指的是抛出了 fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!。

4.1 无缓冲 channel 在一个 goroutine 同时读写

package main

func main() {
    ch := make(chan int)
    ch <- 1
    _ = <-ch
}

4.2 无缓冲 channel 先写后读/只写不读

package main

func main() {
    ch := make(chan int)
    ch <- 1

    go func() {
        _ = <-ch
    }()
}

4.3 有缓冲 channel 缓存继续写入数据

package main

func main() {
    ch := make(chan int, 2)
    ch <- 1
    ch <- 2
    ch <- 3
}

4.4 多个 goroutine 互相等待

package main

import (
    "sync"
)

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    ch1 := make(chan int)
    ch2 := make(chan int)

    wg.Add(2)

    go func() {
        defer wg.Done()
        value := <-ch1
        ch2 <- value * 2
    }()

    go func() {
        defer wg.Done()
        value := <-ch2
        ch1 <- value * 2
    }()

    ch1 <- 1
    wg.Wait()
}

4.5 直接读取空 channel（不存在对 channel 的写入操作）

package main

import "fmt"

func main() {
    ch1 := make(chan int)
    fmt.Println(<-ch1)

    ch2 := make(chan int, 2)
    fmt.Println(<-ch2)
}

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