Go Channel 詳細介紹

導讀	Channel是Go中的一個核心型別，你可以把它看成一個管道，透過它併發核心單元就可以傳送或者接收資料進行通訊(communication)。

它的運算子是箭頭 <- 。

ch <- v    // 傳送值v到Channel ch中
v := <-ch  // 從Channel ch中接收資料，並將資料賦值給v

(箭頭的指向就是資料的流向)

就像 map 和 slice 資料型別一樣, channel必須先建立再使用:

ch := make(chan int)

Channel型別的定義格式如下：

ChannelType = ( "chan" | "chan" "<-" | "<-" "chan" ) ElementType .

它包括三種型別的定義。可選的<-代表channel的方向。如果沒有指定方向，那麼Channel就是雙向的，既可以接收資料，也可以傳送資料。

chan T          // 可以接收和傳送型別為 T 的資料
chan<- float64  // 只可以用來傳送 float64 型別的資料
<-chan int      // 只可以用來接收 int 型別的資料

<-總是優先和最左邊的型別結合。

chan<- chan int    // 等價 chan<- (chan int)
chan<- <-chan int  // 等價 chan<- (<-chan int)
<-chan <-chan int  // 等價 <-chan (<-chan int)
chan (<-chan int)

使用make初始化Channel,並且可以設定容量:

make(chan int, 100)

容量(capacity)代表Channel容納的最多的元素的數量，代表Channel的快取的大小。
如果沒有設定容量，或者容量設定為0, 說明Channel沒有快取，只有sender和receiver都準備好了後它們的通訊(communication)才會發生(Blocking)。如果設定了快取，就有可能不發生阻塞， 只有buffer滿了後 send才會阻塞， 而只有快取空了後receive才會阻塞。一個nil channel不會通訊。

可以透過內建的close方法可以關閉Channel。

你可以在多個goroutine從/往 一個channel 中 receive/send 資料, 不必考慮額外的同步措施。

Channel可以作為一個先入先出(FIFO)的佇列，接收的資料和傳送的資料的順序是一致的。

channel的 receive支援 multi-valued assignment，如

v, ok := <-ch

send語句
send語句用來往Channel中傳送資料， 如ch <- 3。 它的定義如下:

SendStmt = Channel "<-" Expression .
Channel  = Expression .

在通訊(communication)開始前channel和expression必選先求值出來(evaluated)，比如下面的(3+4)先計算出7然後再傳送給channel。

c := make(chan int)
defer close(c)
go func() { c <- 3 + 4 }()
i := <-c
fmt.Println(i)

send被執行前(proceed)通訊(communication)一直被阻塞著。如前所言，無快取的channel只有在receiver準備好後send才被執行。如果有快取，並且快取未滿，則send會被執行。

往一個已經被close的channel中繼續傳送資料會導致run-time panic。

往nil channel中傳送資料會一致被阻塞著。

receive 運算子
<-ch用來從channel ch中接收資料，這個表示式會一直被block,直到有資料可以接收。 從一個nil channel中接收資料會一直被block。 從一個被close的channel中接收資料不會被阻塞，而是立即返回，接收完已傳送的資料後會返回元素型別的零值(zero value)。 如前所述，你可以使用一個額外的返回引數來檢查channel是否關閉。

x, ok := <-ch
x, ok = <-ch
var x, ok = <-ch

如果OK 是false，表明接收的x是產生的零值，這個channel被關閉了或者為空。

預設情況下，傳送和接收會一直阻塞著，直到另一方準備好。這種方式可以用來在gororutine中進行同步，而不必使用顯示的鎖或者條件變數。

如官方的例子中x, y := <-c, <-c這句會一直等待計算結果傳送到channel中。

import "fmt"
func sum(s []int, c chan int) {
    sum := 0
    for _, v := range s {
        sum += v
    }
    c <- sum // send sum to c
}
func main() {
    s := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0}
    c := make(chan int)
    go sum(s[:len(s)/2], c)
    go sum(s[len(s)/2:], c)
    x, y := <-c, <-c // receive from c
    fmt.Println(x, y, x+y)
}

make的第二個引數指定快取的大小：ch := make(chan int, 100)。

透過快取的使用，可以儘量避免阻塞，提供應用的效能。

for …… range語句可以處理Channel。
func main() {
    go func() {
        time.Sleep(1 * time.Hour)
    }()
    c := make(chan int)
    go func() {
        for i := 0; i < 10; i = i + 1 {
            c <- i
        }
        close(c)
    }()
    for i := range c {
        fmt.Println(i)
    }
    fmt.Println("Finished")
}

range c產生的迭代值為Channel中傳送的值，它會一直迭代直到channel被關閉。上面的例子中如果把close(c)註釋掉，程式會一直阻塞在for …… range那一行。

select語句選擇一組可能的send操作和receive操作去處理。它類似switch,但是隻是用來處理通訊(communication)操作。
它的case可以是send語句，也可以是receive語句，亦或者default。

receive語句可以將值賦值給一個或者兩個變數。它必須是一個receive操作。

最多允許有一個default case,它可以放在case列表的任何位置，儘管我們大部分會將它放在最後。

import "fmt"
func fibonacci(c, quit chan int) {
    x, y := 0, 1
    for {
        select {
        case c <- x:
            x, y = y, x+y
        case <-quit:
            fmt.Println("quit")
            return
        }
    }
}
func main() {
    c := make(chan int)
    quit := make(chan int)
    go func() {
        for i := 0; i < 10; i++ {
            fmt.Println(<-c)
        }
        quit <- 0
    }()
    fibonacci(c, quit)
}

如果有同時多個case去處理,比如同時有多個channel可以接收資料，那麼Go會偽隨機的選擇一個case處理(pseudo-random)。如果沒有case需要處理，則會選擇default去處理，如果default case存在的情況下。如果沒有default case，則select語句會阻塞，直到某個case需要處理。

需要注意的是，nil channel上的操作會一直被阻塞，如果沒有default case,只有nil channel的select會一直被阻塞。

select語句和switch語句一樣，它不是迴圈，它只會選擇一個case來處理，如果想一直處理channel，你可以在外面加一個無限的for迴圈：

for {
    select {
    case c <- x:
        x, y = y, x+y
    case <-quit:
        fmt.Println("quit")
        return
    }
}

select有很重要的一個應用就是超時處理。 因為上面我們提到，如果沒有case需要處理，select語句就會一直阻塞著。這時候我們可能就需要一個超時操作，用來處理超時的情況。
下面這個例子我們會在2秒後往channel c1中傳送一個資料，但是select設定為1秒超時,因此我們會列印出timeout 1,而不是result 1。

import "time"
import "fmt"
func main() {
    c1 := make(chan string, 1)
    go func() {
        time.Sleep(time.Second * 2)
        c1 <- "result 1"
    }()
    select {
    case res := <-c1:
        fmt.Println(res)
    case <-time.After(time.Second * 1):
        fmt.Println("timeout 1")
    }
}

其實它利用的是time.After方法，它返回一個型別為<-chan Time的單向的channel，在指定的時間傳送一個當前時間給返回的channel中。 [yiji]Timer和Ticker[/yiji] 我們看一下關於時間的兩個Channel。 timer是一個定時器，代表未來的一個單一事件，你可以告訴timer你要等待多長時間，它提供一個Channel，在將來的那個時間那個Channel提供了一個時間值。下面的例子中第二行會阻塞2秒鐘左右的時間，直到時間到了才會繼續執行。

timer1 := time.NewTimer(time.Second * 2)
<-timer1.C
fmt.Println("Timer 1 expired")

當然如果你只是想單純的等待的話，可以使用time.Sleep來實現。

你還可以使用timer.Stop來停止計時器。

timer2 := time.NewTimer(time.Second)
go func() {
    <-timer2.C
    fmt.Println("Timer 2 expired")
}()
stop2 := timer2.Stop()
if stop2 {
    fmt.Println("Timer 2 stopped")
}

ticker是一個定時觸發的計時器，它會以一個間隔(interval)往Channel傳送一個事件(當前時間)，而Channel的接收者可以以固定的時間間隔從Channel中讀取事件。下面的例子中ticker每500毫秒觸發一次，你可以觀察輸出的時間。

ticker := time.NewTicker(time.Millisecond * 500)
go func() {
    for t := range ticker.C {
        fmt.Println("Tick at", t)
    }
}()

類似timer, ticker也可以透過Stop方法來停止。一旦它停止，接收者不再會從channel中接收資料了。

內建的close方法可以用來關閉channel。

總結一下channel關閉後sender的receiver操作。
如果channel c已經被關閉,繼續往它傳送資料會導致panic: send on closed channel:

import "time"
func main() {
    go func() {
        time.Sleep(time.Hour)
    }()
    c := make(chan int, 10)
    c <- 1
    c <- 2
    close(c)
    c <- 3
}

但是從這個關閉的channel中不但可以讀取出已傳送的資料，還可以不斷的讀取零值:

c := make(chan int, 10)
c <- 1
c <- 2
close(c)
fmt.Println(<-c) //1
fmt.Println(<-c) //2
fmt.Println(<-c) //0
fmt.Println(<-c) //0

但是如果透過range讀取，channel關閉後for迴圈會跳出：

c := make(chan int, 10)
c <- 1
c <- 2
close(c)
for i := range c {
    fmt.Println(i)
}

透過i, ok := <-c可以檢視Channel的狀態，判斷值是零值還是正常讀取的值。

c := make(chan int, 10)
close(c)
i, ok := <-c
fmt.Printf("%d, %t", i, ok) //0, false

channel可以用在goroutine之間的同步。
下面的例子中main goroutine透過done channel等待worker完成任務。 worker做完任務後只需往channel傳送一個資料就可以通知main goroutine任務完成。

import (
    "fmt"
    "time"
)
func worker(done chan bool) {
    time.Sleep(time.Second)
    // 通知任務已完成
    done <- true
}
func main() {
    done := make(chan bool, 1)
    go worker(done)
    // 等待任務完成
    <-done
}

原文來自：