一招教你無阻塞讀寫 Golang channel

有隻黑白貓發表於2019-12-25
Golang

簡介：

無論是無緩衝通道，還是有緩衝通道，都存在阻塞的情況，教你一招再也不遇到channel阻塞的問題。

這篇文章會介紹，哪些情況會存在阻塞，以及如何使用select解決阻塞。

阻塞場景
阻塞場景共4個，有快取和無緩衝各2個。

無緩衝通道的特點是，傳送的資料需要被讀取後，傳送才會完成，它阻塞場景：

通道中無資料，但執行讀通道。

通道中無資料，向通道寫資料，但無協程讀取。

 1// 場景1
 2func ReadNoDataFromNoBufCh() {
 3    noBufCh := make(chan int)
 4
 5    <-noBufCh
 6    fmt.Println("read from no buffer channel success")
 7
 8    // Output:
 9    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
10}
11
12// 場景2
13func WriteNoBufCh() {
14    ch := make(chan int)
15
16    ch <- 1
17    fmt.Println("write success no block")
18
19    // Output:
20    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
21}

注：示例程式碼中的Output註釋代表函式的執行結果，每一個函式都由於阻塞在通道操作而無法繼續向下執行，最後報了死鎖錯誤。

有快取通道的特點是，有快取時可以向通道中寫入資料後直接返回，快取中有資料時可以從通道中讀到資料直接返回，這時有快取通道是不會阻塞的，它阻塞的場景是：

通道的快取無資料，但執行讀通道。

通道的快取已經佔滿，向通道寫資料，但無協程讀。

 1// 場景1
 2func ReadNoDataFromBufCh() {
 3    bufCh := make(chan int, 1)
 4
 5    <-bufCh
 6    fmt.Println("read from no buffer channel success")
 7
 8    // Output:
 9    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
10}
11
12// 場景2
13func WriteBufChButFull() {
14    ch := make(chan int, 1)
15    // make ch full
16    ch <- 100
17
18    ch <- 1
19    fmt.Println("write success no block")
20
21    // Output:
22    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
23}

使用Select實現無阻塞讀寫
select是執行選擇操作的一個結構，它裡面有一組case語句，它會執行其中無阻塞的那一個，如果都阻塞了，那就等待其中一個不阻塞，進而繼續執行，它有一個default語句，該語句是永遠不會阻塞的，我們可以藉助它實現無阻塞的操作。

下面示例程式碼是使用select修改後的無緩衝通道和有緩衝通道的讀寫，以下函式可以直接通過main函式呼叫，其中的Ouput的註釋是執行結果，從結果能看出，在通道不可讀或者不可寫的時候，不再阻塞等待，而是直接返回。

1// 無緩衝通道讀
 2func ReadNoDataFromNoBufChWithSelect() {
 3    bufCh := make(chan int)
 4
 5    if v, err := ReadWithSelect(bufCh); err != nil {
 6        fmt.Println(err)
 7    } else {
 8        fmt.Printf("read: %d.", v)
 9    }
10
11    // Output:
12    // channel has no data
13}
14
15// 有緩衝通道讀
16func ReadNoDataFromBufChWithSelect() {
17    bufCh := make(chan int, 1)
18
19    if v, err := ReadWithSelect(bufCh); err != nil {
20        fmt.Println(err)
21    } else {
22        fmt.Printf("read: %d.", v)
23    }
24
25    // Output:
26    // channel has no data
27}
28
29// select結構實現通道讀
30func ReadWithSelect(ch chan int) (x int, err error) {
31    select {
32    case x = <-ch:
33        return x, nil
34    default:
35        return 0, errors.New("channel has no data")
36    }
37}
38
39// 無緩衝通道寫
40func WriteNoBufChWithSelect() {
41    ch := make(chan int)
42    if err := WriteChWithSelect(ch); err != nil {
43        fmt.Println(err)
44    } else {
45        fmt.Println("write success")
46    }
47
48    // Output:
49    // channel blocked, can not write
50}
51
52// 有緩衝通道寫
53func WriteBufChButFullWithSelect() {
54    ch := make(chan int, 1)
55    // make ch full
56    ch <- 100
57    if err := WriteChWithSelect(ch); err != nil {
58        fmt.Println(err)
59    } else {
60        fmt.Println("write success")
61    }
62
63    // Output:
64    // channel blocked, can not write
65}
66
67// select結構實現通道寫
68func WriteChWithSelect(ch chan int) error {
69    select {
70    case ch <- 1:
71        return nil
72    default:
73        return errors.New("channel blocked, can not write")
74    }

使用Select+超時改善無阻塞讀寫
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